Топливная система современных дизельных двигателей

Современные дизельные топливные системы – наверное одни из самых сложных и деликатных из всех систем современного автомобиля. Долгие годы развития систем впрыска топлива привели к появлению так называемых «коммонрейл» систем (систем с «общей (топливной) магистралью» или аккумуляторная топливная система по-русски, но я её буду называть коммнорейл потому что я ленивая жопа) – характерная особенность как раз та самая аккумуляторная рейка в которую ТНВД (топливный насос высокого давления) нахерачивает сколько то тысяч атмосфер (последнее поколение топливных систем ездит до 2500 атмосфер) что бы потом распределить его по инжекторам.


Общий вид ТС:

Топливная система современных дизельных двигателей Авто, Технологии, Дизельный двигатель, Техника, Длиннопост

Из важного: 2 – (чаще всего) электрический насос в баке; 4 – ТНВД; 5 – топливная рейка-аккумулятор; 8 – инжектор(ы). Более темные трубки – трубки высокого давления; более светлые – обратка (с инжекторов, рейки и ТНВД) а так же давление подачи из насоса в баке

.

Некоторые системы имеют разную конструкцию (например в моем пассате Б6 2008 года аж два насоса подкачки, что бы я больше платил денег для обслужвания системы неиначе) но в целом принцип остается тем же самым. Накачать топливо в ТНВД – ТНВД создает давление в рейке – инжекторы используют это давление – в камере сгорания происходит бум.


Теперь из элементов:


Электрический насос в баке


Ничего особенного, на пассажирских авто преимущественно электрический, служит для того что бы транспортировать топку из бака в ТНВД через фильтр. Особенностью дизельной топливной системы является то, что элементы смазываются дизельным топливом (одна из причин того, что налив в дизельный бак бензинового топлива всю топливную систему придется покупать заново), поэтому насос подкачки работает всегда при повернутом ключе зажигания и прокачивает примерно в 3 раза больше топлива чем может прокачать ТНВД при макисмальной производительности.


ТНВД


Насос плунжерного типа (то есть давление нагнетается мини-поршнем) с приводом от двигателя (зубчатый или цепной привод). Для пассажирских авто большая часть соверменных насосов – одноплунжерные, до тех пор пока позволяет пропускная способность и нагрузка на цилиндр. Для обычного обывателя Пикабу – в ваших тачках стоят насосы с одним плунжером. Главная задача ТНВД – сжимать топку и поставлять её в рейку. Делает это насос просто, изящно и со вкусом.

Топливная система современных дизельных двигателей Авто, Технологии, Дизельный двигатель, Техника, Длиннопост

Большая овальная хрень посередине – это кулачковый вал, который действует на плунжер сжимая пружину и приводя плунжен в движение. Приводится вал от двигателя. Как можно видеть на картинке – в насосе три дырки. Две желтые – подача топлива от насоса подкачки и обратка из ТНВД (как я уже говорил – все смазывается дизельным топливом, включая насос, поэтому надо возвращать излишки топлива назад в бак). Оранжевая дырка – подача топлива в рейку под высоким давлением.


При движении зеленого цилиндра вниз открывается зеленый клапан выше, часть «желтого» топлива из верха насоса перетекает в камеру цилиндра. При движении цилиндра вверх топливо сжимается и поставляется в рейку. За количеством топлива следит удивленный китаец справа сверху на насосе – небольшой соленойд, который регулирует количества топлива которое может засосать цилиндр.


Обратка просто обратка, ничего особенного.


Инжекторы


Люди почему то настаивают на русском слове «форсунка» что по моему мнение в корне не правильно – форсунка открыта всегда, когда как инжектор открывается только в определенном случае и почти сразу же закрывается. Длина каждого цикла впрыска – от 1 до 2 мс, количество топлива которое попадает в цилндр при каждом впрыске – от 1 до 350 мм3 (350 мм3 это примерно 1/10 чайной ложки воды) – поэтому на инжекторы возлагается задача быть ОЧЕНЬ ТОЧНЫМИ. Интересно знать, что игла (золотник?) в инжекторе приводится в движение исключительно гидравлически – управление инжектором происходит электрически, но движение производится путем стравливания давления из камеры вокруг конца иглы. Что бы не быть голословным:

Топливная система современных дизельных двигателей Авто, Технологии, Дизельный двигатель, Техника, Длиннопост

Это схема пьезоэлектрических инжекторов последнего поколения. Из важного: 1 – подача топлива из рейки; 2 – обратка топлива из инжектора; 16 – камера, в которой регулируется давление вокруг головы инжектора; Fs – давление топлива, которое закрывает инжектор; Fd – давление топлива, которое открывает инженктор; 19 – специальный клапан, который регулирует обратку из камеры высокого давления


Впрыск происходит следующим образом: во всей части высокого давления в инжекторе давление одинаковое, до момента когда пьезоэлектрический актюатор 17 не открывает клапан 19 стравливая давление из камеры 16. Почти сразу же происходит разбалансировка давления и сила Fd превышает силу Fs – игла поднимается и происходит впрыск топлива после чего давление опять становится одинаковым и игла закрывает отверстие.


Важно понимать, что скорость распространения волны давления в жидкости очень важна когда идет речь о впрыске 0.01 мл топлива – а так же важно знать другие параметры топлива, такие как например температура для правильного расчета длительности поднятия иглы. Этим всем занимается система управления двигателя, и в этом лежит очень большая часть работы над управлением мотором.


Соль пьезоэлектрических инжекторов заключается в их быстродействии – и как следствие, количество циклов пре- и пост- впрысков:

Топливная система современных дизельных двигателей Авто, Технологии, Дизельный двигатель, Техника, Длиннопост

Пре-впрыски позволяют улучшит звуковые и вибрационные качества двигателя, как бы подготавливая камеру сгорания, пост-впрыски позволяют понизить уровни выбросов. На картинке выше – 5 циклов впрыска; новые системы могут увеличить число впрысков до 7 или даже 9. Только вдумайтесь, мотор работает на 5000 оборотов в минуту – почти 100 раз в секунду; то есть инжектору нужно делать 5 впрысков каждые 0.02 секунды (50 Гц – раз в два оборота)!


Топливная рейка-аккумулятор


Я специально оставил эту штуку напоследок. Кажется что это самый простой элемент топливной системы – ну а че там, просто палка с дыркой посередине, несколько отврестий и клапан на конце:

Топливная система современных дизельных двигателей Авто, Технологии, Дизельный двигатель, Техника, Длиннопост

(мне Бош не платили что бы я их рекламировал, честно а жаль)


Но не тут-то было. Это один из самых важных элементов системы впрыска (хотя как их можно разделять вообще? Они все важны, без них машина не поедет)


Давайте разберемся в начале как оно работает.


ТНВД накачивает топку через отверстие со стрелкой вниз, отверстия со стрелкой вверх – к инжекторам; светло-серая херня на конце – обратка топливная (и клапан, который стравливает давление). Просто? Просто.


Но вся соль заключается в моменте, когда нам приходится впрыскивать минимальное количество топлива (одна-две капли) 50 раз в секунду. Важно знать не только общее давление в рейке (датчик на картинке слева) но так же важно знать где в каждый момент времени находится волна (волны) давления, которые поступают от ТНВД – ведь от этого меняется длительность подъема иглы инжектора! Ведь если волна давления прямо рядом с инжекторным отверстием, то в инжектор поступит чуть больше давления – значит длительность впрыска должна быть меньше! И наоборот – а теперь все это надо учесть для всех 4 инжекторов, несколько накладывающихся волн, переотражение их от стенок, а так же ТНВД который все это время продолжает гнать топку – ну и нельзя забывать о длине трубок до самих инжекторов – ведь в них происходит затухание давления.


Так же важно понимать сам процесс изготовления рейки – ведь не только важно знать что отверстие к инжектору от 3 до 3.015 мм, но так же важно знать насколько точно и куда процесс изготовления кладёт этот разброс размеров – например, изза очень точного процесса большая часть отверстий от 3.007 до 3.009 мм. Так же надо принимать во внимание внутренний размер полости и его разброс – и сразу же настройка рейки перестает быть тривиальным заданием и превращается в математическую гимнастику.


Заключение


Дизели развивались долго, и их топливные системы прошли огромный путь от массивных рядных насосов до элегантных систем коммнорейл. Да, я понимаю, надежность старых насосов была монументальная, но увы – прогресс требует жертв, поэтому имеем что имеем.


Что интересно – бензиновые движки тоже перешли на прямой впрыск топлива, только из-за низких давлений система у них пока попроще. Но это пока.


На этом всё, надеюсь вам было интересно. Опять же, если есть вопросы – задавайте, могу узнать у коллег/сам попробую ответить.


Удачи.

Автомобильное сообщество

26K постов48.1K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Добро пожаловать в автомобильное сообщество!

У нас запрещено:

-Публикация видео с тематикой ДТП, без описания и комментариев к нему.

-Нарушать правила сайта.

-Создавать посты несоответствующие тематике сообщества.

-Рекламировать что бы то ни было.

-Баяны не желательны (игнорирование баянометра карается флюгегехайменом).

-Заваривать ромашковый чай в костюме жирафа.

У нас разрешено:

-Создавать интересный контент.

-В сообществе разрешены авторские видео посты. Пост должен содержать, помимо самого видео, описание происходящего в нем. Авторским, будет так же считаться посты от имени ютуб каналов.
-в сообществе разрешены не авторские видео посты, только с описанием происходящего на видео.

-Участвовать в жизни сообщества.

-Предлагать темы для постов.

-Вызывать администратора или модераторов сообщества при необходимости.

-Высказывать идеи по улучшению Автомобильного сообщества.

-Изображать коняшку при комментировании.

16
Автор поста оценил этот комментарий

Можно вопрос? Я по работе катался на Т4 дизельном. Огонь! Маленький моторчик, так легко тащит целый микроавтобус! Прикольный звук. Цены на диз.топливо ниже чем на бенз. Классный мотор, мне нравятся дизеля, подумал. Потом, как-то зимой заезжая в очередной раз на заправку (уже на своей бензиновой машине) обратил внимание, что цена на диз. топливо не чуть не меньше чем на бенз. Ну, подумал я.. Зимняя же, чтобы не замерзала. Да, не так экономно как летом, но можно и потерпеть чуть чуть, ведь летом диз. топливо намного дешевле бензина! А вот фигушки. И весной, и летом, дизель ничуть не снизил цену, даже чуть дороже стал. Вот теперь я не понимаю логики. Ведь преимуществом дизельных двигателей была цена на топливо. Да, дизельный моторчик помощнее, но и ремонт тнвд в случае чего очень дорогой. Дизельное топливо - дороже. В чем сейчас прикол дизеля в гражданских авто, кроме экологии?

раскрыть ветку
6
Автор поста оценил этот комментарий

На одном пароходе меняли дизеля и поставили Каменсы с коммонрейлом . Но так как топливная цистерна стояла выше двигателей, они пошли в разнос изза того что обратка наверх не могла поднятся. В итоге поставили небольшие бачки, по принципу унитазных . С них топливо бралось и туда возвращалось, по мере окончания открывался клапан и бачек наполнялся.

5
Автор поста оценил этот комментарий

Комонрейл это общая шина дословно. Как топливная рампа в бензинках.

раскрыть ветку
4
Автор поста оценил этот комментарий

У мну Peugeot expert teepe 2,00L. Отлично тянет, умеренный расход при полной загрузке, а это 9 рыл. Но блядь, я в минус 20 езжу в нем либо в перчатках, либо в валенках. Печка просто не может одновременно греть эти зоны.

раскрыть ветку
6
Автор поста оценил этот комментарий
Познавательно конечно, но нужно нафиг. Дизель в личном авто, то ещё приключение. Особенно с нашей погодой и топливом.
бензин проще и как следствие надёжней.
раскрыть ветку