Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Система подачи топлива дизельного двигателя

Система подачи топлива дизельного двигателя заклю­чается в фильтрации, накоплении и подаче топлива в систему впрыска под давлением, соответствующим любым рабочим условиям. В некоторых случаях осуществляется охлаж­дение топлива, возвращаемого в топливный бак.

Система подачи топлива (ступень низкого давления)

Система подачи топлива включает сле­дующие основные компоненты (см. рис. «Топливная система автомобиля с системой впрыска топлива с общей топливной магистралью» ): топливный бак, фильтр грубой очистки (не для системы насос-форсунок легковых авто­мобилей), предварительный насос (опция, на легковых автомобилях может устанавливаться в топливном баке), топливный фильтр, насос подачи топлива (низкого давления), клапан регулирования давления (перепускной кла­пан), охладитель топлива (опция) и топливо­проводы низкого давления.

Отдельные компоненты могут быть объе­динены в функциональные узлы (например, насос подачи топлива с ограничителем дав­ления). В осевых и радиально-поршневых распределительных насосах и, частично, в системе общей топливной магистрали, насос подачи топлива встроен в насос высокого давления.

Системы подачи топлива значительно раз­личаются в зависимости от используемой си­стемы впрыска топлива, см. рис. «Топливная система автомобиля с системой впрыска топлива с насос-форсунками для легковых автомобилей» ) и «Топливная система автомобиля с системой впрыска топлива с радиально — поршневым топливным насосом высокого давления» (си­стемы с общей топливной магистралью, с насос-форсунками и с радиально-поршневым ТНВД, соответственно).

Назначением насоса подачи топлива в сту­пени низкого давления (предварительного насоса) является снабжение компонентов высокого давления достаточным количе­ством топлива при любых условиях работы, с низким уровнем шума, под требуемым дав­лением и на протяжении всего срока службы автомобиля. В зависимости от области при­менения, используются насосы различных типов.

Электрические топливные насосы

Электрические топливные насосы (см. рис. «Одноступенчатый электрический топливный насос» ) различных типов применяются для двигате­лей с искровым зажиганием. Для дизельных двигателей обычно применяются роторные роликовые насосы.

• В качестве дополнительного насоса для распределительного топливного насоса (только в случае длинных топливопроводов или большой разницы по высоте между топливным баком и топливным насосом);
• В системах впрыска топлива с насос- форсунками (для легковых автомобилей);

• В системах впрыска топлива с общей то­пливной магистралью (для легковых авто­мобилей).

Шестеренчатый насос

Шестеренчатый насос устанавливается прямо на двигателе или, в случае общей топливной магистрали, встраивается в топливный насос высокого давления. Он приводится во враще­ние механически, посредством муфты, зубча­той передачи или зубчатого ремня.

Основными компонентами насоса являются два входящих в зацепление друг с другом зуб­чатых колеса, вращающихся в противополож­ных направлениях (см. рис. «Шестеренчатый топливный насос» ), которые подают топливо во впадины между зубьями со стороны всасывания в сторону нагнетания. Линия кон­такта зубчатых колес обеспечивает уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания, что предотвращает обратный поток топлива.

Производительность насоса приблизи­тельно пропорциональна частоте вращения коленчатого вала. Поэтому подача топлива регулируется при помощи ограничителей на стороне всасывания или перепускного кла­пана на стороне нагнетания.

• В системах с одноцилиндровыми насосами высокого давления на коммерческих ав­томобилях (системы с насос-форсунками или отдельным топливным насосом высо­кого давления);
• Частично, в системах с общей топливной магистралью (для коммерческих, легковых и внедорожных автомобилей).

Лопастной насос подачи топлива

Лопастной насос подачи топлива (см. рис. «Лопастной насос» ) устанавливается на приводном вале в распре­делительном топливном насосе высокого давления. На приводном вале на сегментной шпонке установлено рабочее колесо. Эксцен­триковое кольцо, установленное в корпусе, окружает рабочее колесо.

Под действием центробежных сил, созда­ваемых во время вращения, четыре лопасти рабочего колеса прижимаются к эксцентрико­вому кольцу. Топливо, находящееся между об­ратной стороной лопастей и рабочим колесом, способствует выдвижению лопастей наружу.

Топливо проходит через впускной канал и серпообразную полость в пространство, об­разуемое рабочим колесом, лопастью и экс­центриковым кольцом. Силы вращательного движения вытесняют топливо, находящееся между лопастями, в верхнюю серпообразную полость и далее в выпускной канал.

Пример использования: в качестве насоса предварительной подачи топлива, встраиваемого в распределительный насос высокого давления.

Роторный насос с запорными лопастями

В роторном насосе с запорными лопастями (см. рис. «Роторный насос с запорными лопастями» ), две лопасти прижимаются пружинами к ротору. По мере поворота ротора объем на стороне всасывания увеличивается, и топливо засасывается в две камеры. На стороне нагнетания объем уменьшается, и топливо вытесняется из камер. Роторный насос с запорными лопастями осуществляет подачу топлива с очень низкой скоростью.

Пример использования: на легковых ав­томобилях, совместно с системами впрыска топлива с использованием насос-форсунок.

Сдвоенный топливный насос

Сдвоенный топливный насос (см. рис. «Сдвоенный топливный насос» ) пред­ставляет собой узел, состоящий из насоса подачи топлива и вакуумного насоса для уси­лителя тормозов. Он встраивается в головку блока цилиндров и приводится во вращение от распределительного вала двигателя.

Сам топливный насос представляет собой роторный насос с запорными лопастями или шестеренчатый насос, и даже при низких скоро­стях вращения (вовремя проворота двигателя стартером) подает топливо в количестве, доста­точном для надежного пуска двигателя. Подача топлива пропорциональна скорости вращения.

Насос содержит ряд клапанов и дроссе­лирующих каналов. Максимальное количе­ство подаваемого топлива ограничивается дросселирующим каналом на стороне вса­сывания. Максимальное давление в ступени высокого давления ограничивается клапаном сброса давления. Пузырьки паров топлива уничтожаются в дросселирующем канале линии возврата топлива. В случае попадания в топливную систему воздуха (например, при полном опорожнении топливного бака) клапан регулирования низкого давления остается закрытым. Воздух вытесняется из топливной системы через перепускной канал давлением топлива.

Пример использования: на легковых авто­мобилях, совместно с системами впрыска топлива с использованием насос-форсунок.

Клапан регулирования низкого давления

Клапан регулирования низкого давления (см. рис. «Клапан регулирования давления» ), также называемый перепускным ограничителем, устанавливается в линии возврата топлива. Он обеспечивает требуемое рабочее давление в ступени низкого давления в си­стеме впрыска топлива с насос-форсунками при любых рабочих условиях и равномерное наполнение насос-форсунок топливом.

Плунжер аккумулятора клапана открыва­ется при давлении 300-350 кПа (3-3,5 бар). Небольшие колебания давления в объеме ак­кумулятора компенсируются пружиной. При давлении 4-4,5 бар открывается уплотнение, что вызывает заметное увеличение расхода. Для установки значения давления откры­тия служат два регулировочных винта.

Охладитель дизельного топлива

Высокое давление в форсунках в системах впрыска топлива с насос-форсунками для лег­ковых автомобилей и в некоторых системах с общей топливной магистралью вызывает столь интенсивный нагрев топлива, что перед его возвратом в топливный бак требуется охлаж­дение. Топливо, возвращаемое из форсунок в топливный бак, проходит через охладитель (теплообменник) и отдает тепло охлаждающей жидкости, циркулирующей в контуре охлажде­ния топлива.

Этот контур отделен от системы охлаждения двигателя, поскольку при нормаль­ной рабочей температуре двигателя темпера­тура жидкости в системе охлаждения двигателя слишком высока для охлаждения топлива. Кон­тур охлаждения топлива соединяется с систе­мой охлаждения двигателя у расширительного бачка. Бачок обеспечивает заполнение контура охлаждения топлива охлаждающей жидкостью и компенсирует любые изменения, вызванные колебаниями температуры (см. рис. «Контур охлаждения топлива» ).

Система фильтрации дизельного топлива

Так же как для двигателей с искровым зажи­ганием, для дизельных двигателей необхо­димо обеспечить защиту топливной системы от загрязнения. Загрязнения могут проник­нуть в топливную систему во время заправки автомобиля или попасть в топливный бак через систему вентиляции топливного бака. Функция топливного фильтра заключается в фильтрации твердых частиц с целью защиты от повреждения системы впрыска топлива.

По сравнению с системами впрыска то­плива двигателей с искровым зажиганием системы впрыска топлива дизельных двига­телей, в связи с очень высокими давлениями впрыска, требуют повышенной защиты от износа и более высокой степени фильтрации топлива. Кроме того, степень загрязнения ди­зельного топлива, как правило, значительно выше, чем у бензина.

Конструкция системы фильтрации дизельного двигателя

Топливные фильтры дизелей выполняются бы­стросменными (см. рис. «Фильтр дизельного топлива» ). В качестве сменных элементов широко применяются быстросменные фильтры с болтовым креплением, проходные фильтры и неметаллические фильтрующие элементы, устанавливаемые в корпусах из алю­миния, пластмассы или листовой стали (в со­ответствии с повышенными требованиями к предотвращению тяжелых последствий при стол­кновениях). Предпочтение отдается спиральным, V-образным фильтрующим элементам. Фильтры дизельного топлива устанавливаются в контуре низкого давления: в системах всасывания перед насосом подачи топлива, а в системах нагнета­ния — после электрического топливного насоса. В настоящее время имеет место тенденция к уста­новке фильтра в системах нагнетания.

Конструктивные требования

В течение нескольких последних лет требова­ния к тонкости фильтрации стали более стро­гими в связи с появлением систем с общей топливной магистралью с более высокими давлениями впрыска и новейших систем впрыска топлива с насос-форсунками для легковых и коммерческих автомобилей. В за­висимости от условий эксплуатации (степени загрязнения топлива, продолжительности пе­риодов простоя двигателя и т.д.) для новых систем требуется степень фильтрации 85 и 98,6 % (частиц размером 3-5 мкм, см. стан­дарт ISO/TR 13353: 1994). Топливные филь­тры, устанавливаемые на автомобили по­следних поколений, в связи с увеличенными интервалами замены, должны быть способны накапливать большие объемы частиц и эффективно задерживать частицы сверхмалого размера. Этого можно достигнуть, только ис­пользуя специальные фильтрующие среды, например, состоящие из большого количе­ства слоев синтетического микроволокна. Например, это могут быть многослойные синтетические микроволокна, гарантирую­щие максимальную степень удерживания частиц путем отделения их от топлива внутри отдельных слоев фильтрующего материала.

В настоящее время типичные интервалы за­мены фильтрующих элементов составляют от 60 000 до 90 000 км пробега. В регионах с пло­хим качеством дизельного топлива, таких как Восточная Европа, Китай, Индия и США, эти интервалы значительно короче. При использо­вании биодизельного топлива рекомендуется сократить интервалы замены в два раза.

Отделение воды

Другой важной функцией топливного фильтра для дизельного двигателя является удаление из топлива разного рода эмульсий и воды с целью предотвращения коррозии. Эффектив­ное отделение не менее 93 % воды при номи­нальном расходе (испытания в соответствии с ISO 4020) особенно важно для распредели­тельных топливных насосов высокого давле­ния и систем с общей топливной магистралью. Отделение воды осуществляется посредством коалесценции на фильтрующем материале (образования капель воды вследствие раз­личных поверхностных натяжений воды и то­плива). Вода скапливается в камере в нижней части корпуса фильтра (см. рис. «Фильтр дизельного топлива» ). В некото­рых случаях для контроля уровня воды исполь­зуются датчики проводимости. Вода сливается вручную через сливную пробку или электро­магнитный клапан, управляемый кнопкой.

На автомобилях, предназначенных для эксплуатации в особо тяжелых условиях, на стороне всасывания устанавливается дополнительный фильтр грубой очистки с водоот­делителем. Тонкость фильтрации фильтра соответствует тонкости фильтрации филь­тра тонкой очистки. Такие фильтры грубой очистки в основном устанавливаются на ком­мерческих автомобилях, предназначенных для эксплуатации в странах, где имеет место низкое качество дизельного топлива.

Дополнительные функции

Топливные фильтры последнего поколения об­ладают дополнительными функциями, такими как подогрев топлива для предотвращения закупоривания парафином в условиях низких температур. Подогрев топлива может осущест­вляться электрическим нагревателем или горя­чим топливом, возвращаемым из двигателя. В первом случае в фильтре устанавливаются на­греватели типа РТС (с положительным темпе­ратурным коэффициентом). Во втором случае требуется установка клапана с биметалличе­ским элементом или воскового термоэлемента, открывающегося при низких температурах и по­зволяющего топливу возвращаться к фильтру.

К дополнительным функциям также от­носятся индикация необходимости замены посредством измерения перепада давления и удаления из системы воздуха.

Типы топлива: виды и сорта горючего, а также регламенты, регулирующие его качество

С того момента, как был изобретен двигатель внутреннего сгорания, человечество активно использует горючие жидкости. Самыми распространенными вариантами топлива неизменно остается бензин и дизель, так как основная масса современных транспортных средств работают именно на этих вариантах. Эти вещества легко воспламеняются, а кроме того, обладают прекрасными противоизносными свойствами, испаряются и без каких-либо ограничений совмещаются с неметаллическими материалами. Дизель и бензин — это продукты переработки сырой нефти. Чтобы эти смеси в полной мере соответствовали эксплуатационным характеристикам, в их состав добавляются специальные углеродные добавки и примеси. Примечательно, что доля дополнительных компонентов должна быть строго ограниченной и соответствовать ГОСТу.

Разновидности топлива для автомобилей

Современные транспортные средства в основном работают за счет двигателей внутреннего сгорания, которые необходимо заправлять соответствующим топливом. В настоящее время можно выделить несколько вариантов горючих смесей:

• бензин – основной вид топлива для легкового транспорта;
• дизель – горючая смесь для легковых авто, грузовиков, автобусов и спецтехники;
• биодизель – альтернативное дизельное топливо;
• биоэтанол – этанол, используемый в качестве горючей смеси;
• керосин – топливо, которое используется в авиации;
• газ – искусственный или естественный вариант горючей смеси.

Также можно отметить электричество, как альтернативный источник питания для автомобилей. Правда на данный момент в мире общая доля электрокаров ничтожно мала в сравнении с машинами, оборудованными ДВС.

Из закона об ужесточении правил прохождения техосмотра убрали одно спорное обязательство

Дешевый и быстрый способ удаления черного налета на колесных дисках в домашних условиях

«АвтоВАЗ» уже в 2021 году перестанет быть российским: все модели Lada переходят на французские детали

Регламенты, которые регулируют качество топлива

Стоит отметить, что на данный момент на территории России качество реализуемого топлива регламентируют сразу семь ГОСТов. В данном случае три из них имеют непосредственное отношение к бензину (P51105, P51866 и 32513), а четыре относятся к солярке (P52368, 32511, P55475 и 305). Здесь необходимо принимать во внимание тот факт, что текущее российское законодательство не обязывает компании строго следовать условиям ГОСТа, из-за чего можно придерживаться и некоторых иных нормативов. В частности, производители нередко принимают во внимание технические условия (ТУ) или соответствующий стандарт организации (СТО).

Разумеется, в данном случае лучше доверять горючей смеси, чье производство в полной мере соответствует нормам ГОСТ. При желании, каждый автолюбитель при посещении заправочной станции может ознакомиться с технологией производства и предусмотренным нормам. Сведения об этом всегда присутствуют в открытом порядке, а кроме того, необходимые документы вывешены на территории АЗС, чтобы каждый желающий заправиться автомобилист мог ознакомиться с условиями. Стоит отметить, что основные нормативы в данном случае излагаются в техническом регламенте таможенного союза.

Также автомобилистам стоит присматриваться к маркировке используемого топлива. Так, к примеру, стандартный 95-й бензин имеет обозначение, как АИ-95 К5. Это означает, что топливо соответствует 5 классу качества. Примечательно, что на территории с 2016 года действует запрет на использование горючих смесей, которые не соответствуют этому классу. Что касается отличия топлива АИ-92 и АИ-95, то речь идет про допустимое содержание определенных примесей, повышающих октановое число горючей смеси. Кроме того, автолюбители должны понимать, что присутствующий экологический стандарт Евро-5 никакого отношения к дизельному или бензиновому топливу не имеет, по той простой причине, что применяется к уровню выбросов CO2 автомобиля. По этой причине, не стоит вестись на надписи типа «Наш бензин полностью соответствует требованиям Евро-5». Таким образом заправочные станции проводят маркетинговый ход.

Бензин – самое распространенное топливо для легковых авто

Ключевыми параметрами этой горючей смеси являются октановое число, а также экологический класс. В первом случае речь идет про меру детонационной стойкости топлива. Основная масса современных силовых агрегатов спроектированы для работы с бензином, имеющим октановое число 95. Реже встречаются силовые агрегаты, созданные под октановое число 92. Если же говорить про АИ-98, то это горючее применяется для транспортных средств с высокофорсированными установками. В ситуации, когда автолюбитель будет использовать неподходящее топливо, можно столкнуться с неприятностями. К примеру, смесь горючего и воздуха будет не прогорать, а взрываться. Впоследствии, это приведет к механическим повреждениям силового агрегата. По этой причине, стоит придерживаться рекомендаций производителя и заливать только подходящее топливо.

Дизельное топливо – второй по популярности вариант горючего

Многие автомобилисты все еще держат в памяти, что ранее дизельное топливо часто называли соляркой. Это неудивительно, так как наименование данной смеси происходит от немецкого слова Solarol, что переводится, как солнечное масло. Следует понимать, что эта смесь относится к тяжелым вариантам топлива, которое образуется в процессе перегонки сырой нефти. Здесь необходимо принимать во внимание тот факт, что для дизельных моторов крайне важно не только значение экологического класса, но и показатель температуры замерзания.

На практике, существует всего три варианта солярки, а именно летняя, которая застывает уже при минус 5 градусах Цельсия, зимняя, выдерживающая морозы до -35, а также арктическая, которая начинает густеть лишь в тот момент, когда столбик термометра опускается ниже 55 градусов Цельсия. Как показывает практика, современные АЗС дорожат клиентами и торгуют только качественным топливом. Поэтому, здесь достаточно сложно встретить солярку, которая может загустеть при низких температурах.

Биодизель

Также существует не только обычная солярка, но и биодизель, который создается искусственно не из нефтяных продуктов и при этом практически ничем не уступает оригинальной смеси. Как показала практика, растительные масла стали подходящим сырьем, из которого можно синтезировать горючее для транспортных средств, работающих на тяжелом топливе. Примечательно, что биодизель можно без каких-либо последствий заливать в топливный бак дизельных автомобилей, а кроме того, при необходимости доливать в солярку. При этом, для стабильной работы не потребуется вносить конструктивные изменения в двигатель.

Биоэтанол

Еще один альтернативный вариант топлива, который широко применяется на территории США и Бразилии. Речь в данном случае идет про этанол. Этот состав производится из растительного сырья и прекрасно подходит для работы модернизированных двигателей внутреннего сгорания. Более того, это топливо также можно использовать и в случае со стандартными бензиновыми моторами, но при условии, что за основу будет взят бензин, а биоэтанол составит не больше 15% от всего состава. На территории России это вещество не производится. Что же касается мировых цифр, то 87% автомобилей, работающих на такой горючей смеси, приходятся на США и Бразилию.

Природный или искусственный газ пропан или метан активно используется не территории России в качестве альтернативного источника топлива. Специально для этого вещество проходит обработку, после чего в полной готовности заправляется в баллон, установленный на автомобиль. Современные транспортные средства с бензиновыми двигателями могут без существенных проблем работать на газу, при этом, демонстрируется некоторая экономия в плане расхода. Также для использования этого топлива необходимо переоборудовать топливную систему. Мотор модернизировать не требуется, правда, переводить его исключительно на газ не следует, так как в составе этого вещества отсутствуют смазывающие компоненты, двигатель начинает сохнуть и постепенно выходит из строя.

Керосин

Еще один вариант топлива, который, правда, не применяется для автомобилей, а используется преимущественно в авиации. Керосин производится путем прямой перегонки сырой нефти или ректификацией. Примечательно, что этого вещества температура горения значительно выше, нежели у других представленных вариантов топливных смесей, из-за чего на легковом транспорте попросту опасно применять это горючее из-за невозможности монтирования должной системы охлаждения.

Как определить, что двигатель неисправен

Если на регулярной основе заправлять свое транспортное средство некачественным топливом, то рано или поздно это приведет к неисправностям и поломкам силового агрегата. Однако, здесь необходимо учитывать, что автолюбитель может определить неисправность еще на начальной стадии по следующим моментам:

• наличие дыма, выходящего из выхлопной трубы (белого, сизого или черного);
• значительная утрата динами авто;
• появление посторонних звуков при работе мотора;
• заметное увеличение шума при работе силового агрегата;
• плавающие обороты на холостом ходу;
• характерные хлопки, связанные с нестабильным давлением.

При появлении таких намеков на неисправность двигателя не стоит оттягивать визит в сервисный центр, так как ситуация будет усугубляться с каждым днем. Впоследствии также необходимо будет поменять АЗС.

Особые сорта топлива

В последнее время некоторые автозаправочные станции все чаще стали предлагать более дорогое и лучшее топливо с соответствующими приставками Экто, Ultimate, GT и другими. Главное отличие такого горючего вещества от сопоставимого бензина по октановому числу в наличии большого числа мощностных присадок. По этой причине, производители часто ссылаются на увеличение КПД силового агрегата. Однако, верить в такие сказки не следует, так как это всего лишь очередной маркетинговый ход.

Здесь крайне важно принимать во внимание тот факт, что, если силовой агрегат сильно загрязнен или имеет определенные неисправности, то использование данных присадок может не улучшить ситуацию, а напротив усугубить все. При таких обстоятельствах с более дорогим топливом вся грязь начнет проникать в форсунки, после чего из-за насоса высокого давления они попросту засорятся и перестанут своевременно делать впрыск горючего в камеры сгорания. Если же использовать моющие присадки, то постепенно эта грязь из двигателя будет выводиться. По этой причине, автомобилистам стоит рассматривать моющие присадки для транспортных средств, как некие витамины для машины. Однако, если мотор в действительности доживает свой век, то здесь от присадок и вовсе толку не будет, напротив, они могут убить силовой агрегат гораздо быстрей, нежели это бы произошло по естественным причинам.

Вывод

Для современных транспортных средств существует несколько вариантов топлива. На данный момент на территории России активно используются только три варианта, а именно бензин, солярка и газ. Каждая упомянутая разновидность имеет свои ключевые преимущества и недостатки, именно поэтому, не стоит выделить определенную смесь по отношению к другой, так как на практике, многое зависит именно от силовых агрегатов, которыми оснащаются автомобили, а не от топлива, которое заливается в бак. Если же говорить непосредственно про горючее, то за ним следует пристально следить, заправляясь только на проверенных АЗС, где у производителя нормы выпуска смесей соответствуют ГОСТам. Автор: Олег Мокров

Источник https://press.ocenin.ru/sistema-podachi-topliva-dizelnogo-dv/
Источник https://naavtotrasse.ru/encziklopediya/tipy-topliva-vidy-i-sorta.html