Для того чтобы любой двигатель работал как часы в идеальном состоянии должны быть все его детали. Мало того, системы, обеспечивающие его функционирование, не могут сбоить. Выход из строя хотя бы одной из них приведёт к нестабильному функционированию устройства. При наихудшем развитии событий это может привести к ДТП.
Одной из самых важных систем обслуживания ДВС является система питания. Она поставляет топливо внутрь, где оно воспламеняется и превращается в механическую энергию.
ДВС существует огромное множество. За время развития автомобилестроения учёными было придумано множество конструкций, каждая из которых представляла собой очередной виток развития индустрии. Очень немногие из них пошли в серийное производство. Тем не менее за почти что сто лет непрерывной эволюции были выделены такие основные конструкции:
- дизельная,
- инжекторная,
- карбюраторная.
Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки, мало того, система питания ДВС в каждой конструкции разная.
Дизель
Система питания дизельного ДВС
Когда топливо попадает в камеру сгорания, система питания для дизельного ДВС создаёт нужное давление. Также в её круг задач входит:
- дозировка топлива;
- впрыскивание нужного количества топливной жидкости за определённый временной период;
- распыление и распределение;
- фильтрация топливной жидкости перед поступлением в насос.
Чтобы лучше понять устройство системы питания дизельного двигателя, нужно знать, что собой представляет дизельное топливо само по себе. По своей структуре это смесь керосина и солярки после специальной обработки. Эти вещества образуются, когда из нефти выделяется бензин. По факту — это остатки от основного производства, которые автомобилестроители научились эффективно использовать.
Дизельное топливо, циркулирующее в системе ДВС имеет такие параметры:
- октановое число,
- вязкость,
- температура застывания,
- чистота.
Дизельное топливо в системе ДВС делится на три сорта в зависимости от описанных выше параметров:
- летнее,
- зимнее,
- арктическое.
В действительности классификация может происходить по нескольким критериям и быть куда более глубокой. Тем не менее если брать во внимание общепринятый стандарт, то он будет именно таким.
Теперь рассмотрим подробнее структуру системы ДВС, она состоит из таких элементов:
- топливного бака,
- насоса,
- насоса высокого давления,
- форсунки,
- трубопровода с низким и высоким давлением,
- выпускного газопровода,
- воздушного фильтра,
- глушителя.
Все эти элементы составляют общую систему питания, которая обеспечивают стабильную работу двигателя. Если брать во внимание конструкцию, то она делится на две подсистемы: ту которая обеспечивает подачу воздуха, и другую, реализующую поступление топлива.
Топливо циркулирует по двум магистралям. Одна имеет низкое давление. В ней хранится и фильтруется топливная жидкость, после чего направляется к насосу с высоким давлением.
Непосредственно в камеру сгорания топливо попадает через магистраль с высоким давлением. Именно через неё в определённый момент проходит впрыск топливной субстанции внутрь камеры.
Важно! В насосе есть два фильтра. Один обеспечивает грубую очистку, а второй тонкую.
ТНВД осуществляет питание форсунок. Режим его работы напрямую зависит от режима функционирования цилиндров двигателя. В топливном насосе всегда чётное количество секций. Мало того, их число напрямую зависит от количества цилиндров. Точнее, один параметр соответствует другому.
Форсунки установлены в головках цилиндров. Именно они осуществляют питание камеры сгорания путём распыления топливной субстанции внутри. Но есть один маленький нюанс. Дело в том, что насос подаёт топлива намного больше, чем нужно. Проще говоря, объём питания слишком велик. К тому же внутрь попадает воздух, который может помешать всей работе.
Внимание! Чтобы не было сбоев в работе существует дренажный трубопровод. Именно он отвечает за то, чтобы воздух отводился обратно в топливный бак.
Форсунки в конструкции, отвечающей за питание ДВС, могут быть закрытыми и открытыми. В первом случае закрытие отверстий происходит благодаря запорной игле. Чтобы это стало возможным — внутренняя полость деталей соединяется с камерой сгорания. Вот только происходит это при впрыскивании жидкости .
Главным элементом в конструкции форсунки является распылитель. Он может иметь как одно, так и несколько сопловых отверстий. Благодаря им структура питания ДВС создаёт своеобразный факел.
Чтобы повысить мощность к системе питания ДВС добавляют турбину. Она позволяет автомобилю значительно быстрее набирать обороты. Кстати, раньше подобные устройства устанавливались только на гоночных и грузовых автомобилях. Но современные технологии позволили не только сделать изделие в разы дешевле, но и значительно уменьшили габариты конструкции.
Турбина способна подавать воздух через систему питания ДВС внутрь цилиндров. За наддув отвечает турбокомпрессор. Для своей работы он использует отработанные газы. Внутрь камеры сгорания воздух попадает под давлением от 0,14 до 0,21 МПа.
Роль турбокомпрессора заключается в наполнение цилиндров нужным для работы объёмом воздуха. Если же говорить про мощностные характеристики, то данный элемент в системе питания ДВС позволяет добиться прироста до 25—30 процентов.
Важно! Турбина увеличивает нагрузку на детали.
Возможные неисправности
Несмотря на ряд видимых преимуществ системы питания ДВС, она всё же имеет ряд весомых недостатков, которые могут вылиться в целый ряд неисправностей, к самым распространённым можно причислить:
- Двигатель не желает запускаться. Обычно подобная неисправность указывает на неполадки в топливоподкачивающем насосе. Но возможны и другие варианты, к примеру, ненадлежащее состояние форсунок, системы зажигания, плунжерных пар или нагнетательного клапана.
- Неравномерная работа двигателя указывает на неполадки с отдельными форсунками. Негерметичность в клапане может привести к таким же результатам. Также в процессе эксплуатации авто может наблюдаться ослабление крепления плунжера.
- Двигатель не даёт заявленной производителем мощности. Чаще всего данный дефект связан всё с топливоподкачивающим насосом. Форсунки и обрыв сопла могут привести к такому же результату.
- Стук при работе мотора, дым из-под капота . Такое случается тогда, когда топливо подаётся внутрь системы слишком рано, или же оно имеет не соответствующее, заявленным производителями нормам цетановое число.
- Негромкие хлопки. Причина подобной неисправности в системе питания ДВС кроется в подсосе воздуха.
- Стук муфты. Такое происходит в том случае, если слишком изношены детали устройства и наблюдается сильная усадка пружин.
Как видите, неисправностей системы ДВС может быть более чем достаточно. Именно поэтому, чтобы точно определить в чём дело необходимо провести комплексную диагностику. Причём для некоторых манипуляций необходимо специальное оборудование.
Практически все описанные выше неисправности можно исправить. Полная замена системы питания ДВС нужна лишь в крайних случаях. Мало того, даже простая регулировка может полностью восстановить работоспособность автомобильного узла.
Методы восстановления ДВС, работающего на дизеле
Чтобы восстановить работоспособность устройства нужно очистить продувочные окна от нагара, если он там присутствует. Проверьте достаточно ли внутри муфты смазки. Если количество смазочного вещества минимально — добавьте его до приемлемого объёма
Чаще всего двигатель стучит и дымит в тех случаях, когда заливаемое вам топливо имеет малое цетановое число. К счастью, рецепт выхода из этой ситуации довольно прост. Достаточно поменять топливную жидкость на ту, в которой данный показатель будет больше 40.
Инжекторный двигатель
Система питания инжекторного двигателя
Инжекторные системы питания стали применяться вначале 80-х годов прошлого века. Они пришли на смену конструкциям с карбюраторами. В устройстве, работающем с инжектором, каждый цилиндр имеет свою форсунку.
Форсунки прикреплены к топливной раме. Внутри данной конструкции топливная жидкость находится под давлением, которое обеспечивает насос. Чем более длительный период времени открыта форсунка, тем больше количества топлива впрыскивается внутрь.
Период, который форсунки находятся в открытом положении, контролирует электронный контроллер. Это своеобразный блок управления с чётко выстроенным алгоритмом управления. Он согласует момент открытия с показаниями датчиков. Работа электронной начинки не прекращается ни на секунду. Благодаря этому обеспечивается стабильная подача топлива.
Важно! За расход воздуха отвечает специальный датчик. Именно по циклам рассчитывается наполнение цилиндров.
Нагрузку для дроссельной заслонки определяет отдельный датчик. Точнее он проводит подсчёты. После чего отправляет данные контроллеру, где происходит сверка и осуществляются коррективы при необходимости.
Если говорить про инжекторную систему питания ДВС то она практически полностью работает за счёт показателей множества датчиков. К самым важным можно причислить датчики, отвечающие за такие параметры:
- температуру,
- положение коленчатого вала,
- концентрацию кислорода,
- контроль детонации при зажигании.
Мало того, это только основные датчики. В действительности в системе питания ДВС их намного больше.
Неисправности
Как было сказано выше, система питания ДВС практически полностью построена на работе датчиков. Наибольший вред может нанести поломка датчика, отвечающего за коленчатый вал. Если такое произойдёт, то вы даже не доедете до гаража. Тоже случится и при отказе бензонасоса.
Важно! Если вы собираетесь в длительную поездку возьмите с собой запасной бензонасос. Это второе сердце вашего авто.
Если же говорить про самые безопасные неисправности системы питания ДВС, то это, безусловно, поломка датчика фазы. Этот дефект нанесёт наименьший вред авто. К тому же, ремонт займёт минимум времени.
Важно! О неисправности датчика фазы говорит нестабильная работа форсунок. Обычно об этом свидетельствует резкий скачок расхода бензина.
Карбюраторные двигатели
Система питания
Первый карбюраторный двигатель был создан в прошлом веке Готлибом Даймлером. Система питания карбюраторного двигателя не отличается особой сложностью и состоит из таких элементов, как:
- топливный бак,
- насос,
- топливная магистраль,
- фильтры,
- карбюратор.
Вместимость бака обычно составляет порядка 40—80 литров в автомобилях с карбюраторными системами питания ДВС. Данное устройство в большинстве случаев монтируется в задней части машины для большей безопасности.
Из топливного бака бензин поступает в карбюратор. Соединяет эти два устройства топливная магистраль. Она проходит под днищем транспортного средства. В процессе транспортировки топливо проходит несколько фильтров. За подачу отвечает насос.
Неисправности
Конструкция является самой старой из всех трёх. Несмотря на это её простота помогает значительно уменьшить риск какой-либо поломки. К сожалению, от неисправностей не застрахована ни одна система питания ДВС, в том числе и карбюраторная, с ней могут произойти такие дефекты:
- обеднение топливной смеси,
- прекращение подачи топлива,
- протечка бензина.
Подтёки легко замечаются невооружённым глазом. Прекращение подачи топливной жидкости не позволит авто сдвинуться с места. Если карбюратор чихает, значит, топливная смесь является обеднённой.
Итоги
За годы развития автомобильной индустрии было создано множество систем питания ДВС. Первой была карбюраторная. Она самая простая и неприхотливая. Её преемницами являются дизельная и инжекторная.
Главным предназначением топливной системы автомобиля являются подача топлива из бака, фильтрация, образование горючей смеси и подача ее в цилиндры. Существует несколько типов топливных систем для . Самая распространенная в 20-ом веке была карбюраторная система подачи смеси топлива. Следующим этапом стало развитие впрыска топлива при помощи одной форсунки, так называемый моновпрыск . Применение этой системы позволило уменьшить расход топлива. В настоящее время используется третья система подачи топлива – инжекторная . В этой системе топливо под давлением подается непосредственно в впускной коллектор. Количество форсунок равно количеству цилиндров.
инжекторный и карбюраторный вариант
Устройство топливной системы
Все cистемы питания двигателя похожи , отличаются только способами смесеобразования. В состав топливной системы входят следующие элементы:
- Топливный бак , предназначен для хранения топлива и представляет собой компактную емкость с устройством забора топлива (насос) и, в некоторых случаях, элементами грубой фильтрации.
- Топливопроводы представляют собой комплекс топливных трубок, шлангов и предназначены для транспортировки топлива к устройству смесеобразования.
- Устройства смесеобразования (карбюратор, моновпрыск, инжектор ) – это механизм в котором происходит соединение топлива и воздуха (эмульсии) для дальнейшей подачи в цилиндры в (такт впуска).
- Блок управления работой устройства смесеобразования (инжекторные системы питания) – сложное электронное устройство для управления работой топливных форсунок, клапанов отсечки, датчиков контроля.
- Топливный насос , обычно погружной, предназначен для закачивания топлива в топливопровод. Представляет собой электродвигатель, соединенный с жидкостным насосом, в герметичном корпусе. Смазывается непосредственно топливом и длительная эксплуатация с минимальным количеством топлива, приводит к выходу из строя двигателя . В некоторых двигателях топливный насос крепился непосредственно к двигателю и приводился в действие вращением промежуточного вала, или распредвала.
- Дополнительные фильтры грубой и тонкой очистки . Установленные фильтрующие элементы в цепь подачи топлива.
Принцип работы топливной системы
Рассмотрим работу всей системы в целом. Топливо из бака всасывается насосом и по топливопроводу через фильтры очистки подается в устройство смесеобразования. В карбюраторе топливо попадает в поплавковую камеру, где потом через калиброванные жиклеры подается в камеру смесеобразования. Смешавшись с воздухом смесь через дроссельную заслонку поступает в впускной коллектор. После открытия впускного клапана подается в цилиндр. В системе моно впрыска топливо подается на форсунку, которая управляется электронным блоком. В нужное время форсунка открывается, и топливо попадает в камеру смесеобразования, где, как и в карбюраторной системе смешивается с воздухом. Дальше процесс такой же, как и в карбюраторе.
В инжекторной системе топливо подается к форсункам, которые открываются управляющими сигналами от блока управления. Форсунки соединены между собой топливопроводом, в котором всегда находится топливо. Во всех топливных системах существует обратный топливопровод, по нему сливается излишек топлива в бак.
Система питания дизельного двигателя похожа на бензиновую. Правда, впрыск топлива происходит непосредственно в камеру сгорания цилиндра, под большим давлением. Смесеобразование происходит в цилиндре. Для подачи топлива под большим давлением применяется насос высокого давления (ТНВД).
Внешний вид карбюратора
:
1 - блок подогрева зоны дроссельной заслонки;
2 - штуцер вентиляции картера двигателя;
3 - крышка ускорительного насоса;
4 - электромагнитный запорный клапан;
5 - крышка карбюратора;
6 - шпилька крепления воздушного фильтра;
7 - рычаг управления воздушной заслонкой;
8 - крышка пускового устройства;
9 - сектор рычага привода дроссельных заслонок;
10 - колодка провода датчика-винта ЭПХХ;
11 - регулировочный винт количества смеси холостого хода;
12 - крышка экономайзера;
13 - корпус карбюратора;
14 - штуцер подачи топлива;
15 - штуцер отвода топлива;
16 - регулировочный винт качества смеси холостого хода (по стрелке);
17 - штуцер для подачи разрежения к вакуумному регулятору зажигания
Для работы двигателя необходимо приготовить горючую смесь воздуха и паров топлива, которая должна быть гомогенной
, т. е. хорошо перемешанной и иметь определенный состав, чтобы обеспечить наиболее эффективное сгорание. Система питания бензинового ДВС с искровым зажиганием служит для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя и удаления из цилиндров отработавших газов.
Процесс приготовления горючей смеси называют карбюрацией
. Долгое время в качестве основного устройства для приготовления смеси бензина и воздуха и подачи ее в цилиндры двигателя использовался агрегат, называемый карбюратором.
Принцип работы простейшего карбюратора
:
1 - топливопровод;
2 - игольчатый клапан;
3 - отверстие в крышке поплавковой камеры;
4 - распылитель;
5 - воздушная заслонка;
6 - диффузор;
7 - дроссельная заслонка;
8 - смесительная камера;
9 - топливный жиклер;
10 - поплавок;
11 - поплавковая камера
В простейшем карбюраторе топливо находится в поплавковой камере, где поддерживается постоянный уровень топлива. Поплавковая камера связана каналом со смесительной камерой карбюратора. В смесительной камере имеется диффузор
- местное сужение камеры. Диффузор дает возможность увеличить скорость проходящего через смесительную камеру воздуха. В самую узкую часть диффузора выведен распылитель
, соединенный каналом с поплавковой камерой. В нижней части смесительной камеры имеется дроссельная заслонка
, которая поворачивается при нажатии водителем педали «газа».
Когда двигатель работает, через смеситель карбюратора проходит воздух. В диффузоре скорость воздуха увеличивается, а перед распылителем образуется разрежение, которое приводит к стеканию топлива в смесительную камеру, где оно смешивается с воздухом. Таким образом, карбюратор, работающий по принципу пульверизатора, создает топливно-воздушную горючую смесь
. Нажимая педаль «газа», водитель поворачивает дроссельную заслонку карбюратора, изменяет количество смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, его мощность и обороты.
Из-за того что бензин и воздух имеют различную плотность, при повороте дроссельной заслонки изменяется не только количество подаваемой в камеры сгорания горючей смеси, но и соотношение между количеством топлива и воздуха в ней. Для полного сгорания топлива смесь должна быть стехиометрической .
При пуске холодного двигателя необходимо обогащать смесь, поскольку конденсация топлива на холодных поверхностях камеры сгорания ухудшает пусковые свойства двигателя. Некоторое обогащение горючей смеси требуется при работе на холостом ходу, при необходимости получения максимальной мощности, резких ускорениях автомобиля.
По принципу своей работы простейший карбюратор по мере открытия дроссельной заслонки постоянно обогащает топливно-воздушную смесь, поэтому его невозможно использовать для реальных двигателей автомобилей. Для автомобильных двигателей используются карбюраторы, имеющие несколько специальных систем и устройств: систему пуска (воздушная заслонка), систему холостого хода, экономайзер или эконостат, ускорительный насос и др.
По мере повышения требований к экономии топлива и снижению токсичности отработавших газов карбюраторы существенно усложнялись, в последних вариантах карбюраторов появились даже электронные устройства.
Представляет собой целый комплекс устройств. Основной задачей становится не просто подача топлива к инжекторным форсункам, а еще и подача горючего под высоким давлением. Давление необходимо для высокоточного дозированного впрыска в камеру сгорания цилиндра. Система питания дизеля выполняет следующие важнейшие функции:
- дозирование строго определенного количество топлива с учетом нагрузки на двигатель в том или ином режиме его работы;
- эффективный впрыск топлива в заданный промежуток времени с определенной интенсивностью;
- распыление и максимально равномерное распределение горючего по объему камеры сгорания в цилиндрах дизельного ДВС;
- предварительная фильтрация топлива перед подачей горючего в насосы системы питания и инжекторные форсунки;
Читайте в этой статье
Особенности дизельного топлива
Большинство требований к системе питания дизельного мотора выдвигается с учетом того, что дизельное топливо имеет ряд специфических особенностей. Горючее такого рода представляет собой смесь керосиновых и газойлевых соляровых фракций. Дизельное топливо получают после того, как из нефти реализуется отгон бензина.
Дизельное топливо обладает целым рядом свойств, главным из которых принято считать показатель самовоспламеняемости, который оценивается цетановым числом. Представленные в продаже виды дизельного топлива имеют цетановое число на отметке 45–50. Для современных дизельных агрегатов наилучшим топливом является горючее с большим показателем цетанового числа.
Система питания дизельного ДВС обеспечивает подачу хорошо очищенного дизельного топлива к цилиндрам, ТНВД сжимает горючее до высокого давления, а форсунка подает его в распыленном на мельчайшие частицы виде в камеру сгорания. Распыленное дизельное топливо смешивает с горячим (700–900 °С) воздухом, который нагревается до такой температуры от высокого сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) и самовоспламеняется.
Обратите внимание, рабочая смесь в дизельном моторе не поджигается отдельным устройством, а воспламеняется самостоятельно от контакта с разогретым воздухом под давлением. Эта особенность сильно отличает дизельный ДВС от бензиновых аналогов.
Дизельное топливо имеет еще и более высокую плотность сравнительно с бензином, а также обладает лучшей смазывающей способностью. Не менее важной характеристикой выступает вязкость, температура застывания и чистота дизельного топлива. Температура застывания позволяет делить топливо на три базовых сорта горючего: .
Схема устройства системы питания дизельного ДВС
Система питания дизельного двигателя состоит из следующих базовых элементов:
- топливный бак;
- фильтры грубой очистки дизтоплива;
- фильтры тонкой очистки топлива;
- топливоподкачивающий насос;
- топливный насос высокого давления (ТНВД);
- инжекторные форсунки;
- трубопровод низкого давления;
- магистраль высокого давления;
- воздушный фильтр;
Дополнительными элементами частично становится электронасосы, выпуск отработанных газов, сажевые фильтры, глушители и т.д. Систему питания дизельных ДВС принято делит на две группы топливной аппаратуры:
- дизельная аппаратура для повода топлива (топливоподводящая);
- дизельная аппаратура для подвода воздуха (воздухоподводящая);
Топливоподводящая аппаратура может иметь различное устройство, но сегодня наиболее распространена система разделенного типа. В такой системе топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки реализованы в виде отдельных устройств. Топливо подается в дизельный двигатель по магистралям высокого и низкого давления.
Дизельное топливо хранится, фильтруется и подается к ТНВД под невысоким давлением посредством магистрали низкого давления. В магистрали высокого давления ТНВД поднимает давление в системе для осуществления подачи и впрыска строго определенного количества топлива в рабочую камеру сгорания дизельного двигателя в заданный момент.
В системе питания дизеля присутствуют сразу два насоса:
- топливоподкачивающий насос;
- топливный насос высокого давления;
Топливоподкачивающий насос обеспечивает подачу топлива из топливного бака, прокачивает горючее через фильтр грубой и тонкой очистки. Давление, которое создает топливоподкачивающий насос, позволяет осуществить подачу топлива по топливопроводу низкого давления к топливному насосу высокого давления.
ТНВД реализует подачу топлива к форсункам под высоким давлением. Подача происходит в соответствии с порядком работы цилиндров дизельного мотора. Топливный насос высокого давления имеет определенное количество одинаковых секций. Каждая из таких секций ТНВД соответствует определенному цилиндру дизельного двигателя.
Существует также система питания дизельных двигателей неразделенного типа и применяется на дизельных двухтактных двигателях. В такой системе топливный насос высокого давления и форсунка объединены в одном устройстве под названием насос-форсунка.
Данные моторы работают жестко и шумно, имеют небольшой срок службы. В конструкции их системы питания отсутствуют топливопроводы магистрали высокого давления. Указанный тип ДВС не имеет большого распространения.
Вернемся к массовой конструкции дизельного мотора. Дизельные форсунки располагаются в головке блока цилиндров () дизельного двигателя. Основной их задачей становится точное распыление горючего в камере сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД большое количество топлива. Получившиеся избытки горючего и проникающий в систему топливоподачи воздух возвращаются в топливный бак по специальным трубопроводам, которые называются дренажными.
Инжекторные дизельные форсунки бывают двух видов:
- дизельная форсунка закрытого типа;
- дизельная форсунка открытого типа;
Четырехтактные дизельные моторы преимущественно получают форсунки закрытого типа. В таких устройствах сопла форсунки, которые представляют собой отверстие, закрываются особой запорной иглой.
Получается, что внутренняя полость, расположенная внутри корпуса распылителей форсунок, сообщается с камерой сгорания только во время открытия форсунки и в момент впрыска дизельного топлива.
Ключевым элементом в конструкции форсунки выступает распылитель. Распылитель получает от одного до целой группы сопловых отверстий. Именно эти отверстия и образуют факел топлива в момент впрыска. От их количества и расположения зависит форма факела, а также пропускная способность форсунки.
Система питания турбодизеля
Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы. 
