Ремонт системы питания

Дизельный и бензиновый двигатели используют разные типы топлива. Для дизельных двигателей с целью повышения возможности самовоспламенения топлива степень сжатия делается выше, чем для бензиновых двигателей.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели используют дизельное топливо. Дизельное топливо характеризуется низкой воспламеняемостью (высокой точкой вспышки) но лучшей возгораемостью (более низкой точкой воспламенения) по сравнению с бензином.  В дизельных двигателях используются эти характеристики топлива. В дизельных двигателях топливо самовоспламеняется от теплоты, полученной в результате сжатия воздуха. Система предпускового подогрева (свечи накаливания) применяется для повышения  температуры в камере сгорания, обеспечивая удовлетворительные условия воспламенения для запуска холодного двигателя. 
Поскольку дизельный двигатель не имеет дроссельной заслонки, которая регулирует количество поступающего воздуха, воздух поступает в цилиндры в соответствии с частотой вращения двигателя. Чтобы вызвать самовоспламенение топлива, поступивший воздух сжимается до высокого давления, что приводит к его сильному нагреву. Форсунка впрыскивает топливо вблизи конца такта сжатия, когда воздух имеет высокое давление и температуру. Топливо начинает самовоспламенение из области, в которой достигается высокая температура. Горение распространяется к периферии, что приводит к сгоранию всей смеси.

Бензиновые двигатели

В бензиновых двигателях используется бензин. Бензин характеризуется высокой воспламеняемостью (низкой точкой вспышки) и большим сопротивлением к самовозгоранию (более высокой точкой воспламенения) по сравнению с дизельным топливом. В бензиновых двигателях также используются характеристики топлива, которое в них применяется. В бензиновых двигателях для воспламенения топлива применяется искра зажигания. Устанавливается элемент для зажигания (свеча зажигания) с целью обеспечения искры. Дроссельная заслонка регулирует количество поступающего воздуха, а инжекторы впрыскивают определенное количество топлива в соответствии с имеющимся количеством воздуха для достижения стехиометрического отношения массы воздуха к массе топлива. Получившаяся топливовоздушная смесь подается в цилиндры. Топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндры, сжимается. Не требуется сжимать топливовоздушную смесь до того же высокого давления, что и в дизельном двигателе, поскольку имеется свеча зажигания. Сжатая топливовоздушная смесь поджигается искрой, подаваемой свечой зажигания, и быстро сгорает.

Дополнительная информация: 

• Используемый здесь термин «точка воспламенения» означает температуру, при которой топливо самовоспламеняется без какого-либо внешнего источника зажигания, когда его температура достигает определенного уровня.
• Используемый здесь термин «точка вспышки» означает температуру, при которой топливо способно к горению при воздействии источника зажигания.  
• В дизельном двигателе применяется более высокое отношение массы воздуха к массе топлива, чем в бензиновом, поскольку в дизельных двигателях количество поступающего воздуха в основном не регулируется с помощью дроссельной заслонки. 
• Дизельные и бензиновые двигатели имеют сходную конструкцию основных узлов и деталей. Однако для использования разных характеристик применяемых в них топлив используются различные механические системы. 

Дизельные двигатели 

До прихода поршня в нижнюю мертвую точку (НМТ) в ходе такта расширения открывается выпускной клапан, позволяя продуктам сгорания входить из цилиндра за счет их собственного давления. Затем остатки продуктов сгорания выталкиваются из цилиндра через выпускной клапан поднимающимся поршнем.

Бензиновые двигатели 

Данный процесс подобен тому, что происходит в дизельном двигателе. Коэффициент избытка воздуха представляет отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр, к количеству воздуха, требуемому для полного сгорания находящегося в цилиндре топлива. 

Стехиометрическое количество кислорода

В дизельных двигателях время смешения топлива и воздуха меньше, чем в бензиновом двигателях, поэтому топливо не может легко испаряться. Если использовать теоретически необходимое количество воздуха, это приведет к недостатку кислорода. 

Недостаточное количество кислорода

В бензиновых двигателях топливо и воздух достаточно хорошо перемешивается перед сгоранием, поэтому содержащийся в воздухе кислород, который поступил в цилиндр, почти полностью использует для сгорания. В то же время в дизельных двигателях время перемешивания для топлива и воздуха очень мало. В результате, используется только кислород, который находится рядом со струями топлива. Это приводит к нехватке кислорода в некоторых зонах. 

Дополнительная информация: 

Стехиометрическое отношение массы воздуха к массе топлива – это отношение, которое указывает теоретически необходимую массу воздуха для полного сгорания дизельного топлива, находящегося в цилиндре. Это отношение равно 14,6 : 1; другими словами, 14,6 кг воздуха на 1 кг дизельного топлива. В дизельных двигателях коэффициент избытка воздуха выше, чем в бензиновых, в частности, при низкой частоте вращения и при малой нагрузке (когда цикловая подача топлива мала). Это происходит потому, что в дизельных двигателях количество поступающего воздуха не регулируется с помощью дроссельной заслонки. Дизельные и бензиновые двигатели имеют противоположные достоинства и недостатки. Это связано с различиями методов сгорания.

Дизельные двигатели

Преимущества: Большой термический к.п.д. обеспечивает высокую топливную экономичность. Кроме того, в связи с высоким коэффициентом избытка воздуха количество выбросов CO и HC уменьшается.

Недостатки: Количество выбрасываемых NOx велико в связи с высокой температурой сгорания, и количество выбрасываемых твердых частиц (PM) также велико, поскольку однородное сгорание затруднено в связи с базовыми основами процесса сгорания. В результате, приходится принимать большое число мер для последующей обработки отработавших газов.

Бензиновые двигатели

Преимущества: В связи с низкими температурами сгорания и малой продолжительность сгорания количество выбрасываемых твердых частиц (PM) и NOx невелико. Это упрощает последующую обработку отработавших газов.

Недостатки: Меньший термический к.п.д. (по сравнению с дизельным двигателем) оказывает отрицательное влияние на топливную экономичность. Кроме того, меньший коэффициент избытка воздуха по сравнению с дизельным двигателем приводит к выбросам большого количества CO или HC.

Дополнительная информация: 

NOx и твердые частицы (PM) – это вещества, наносящие вред окружающей среде и здоровью людей.

Термический к.п.д. – это работа, совершенная двигателем, отнесенная к количеству теплоты, полученной от сгорания топлива, поданного в  двигатель. 

В основном термический к.п.д. показывает эффективность двигателя. Он основан на доле подведенной к двигателю теплоты, которая была превращена в работу. Рассчитывается путем деления количества теплоты, имеющейся для превращения в работу, на количество действительно полученной работы. 

Дополнительная информация: 

В настоящее время воздушная заслонка устанавливается на значительном количестве дизельных двигателей . Однако эта воздушная заслонка используется для обеспечения работы системы EGR и снижения вибраций, шума и выбросов черного дыма. Это достигается путем открытия/закрытия воздушной заслонки в зависимости от режима работы двигателя. Заслонка не используется для регулирования мощности, как в бензиновом двигателе.

Дизельный двигатель

Когда требуется низкая мощность, цикловая подача топлива, впрыскиваемого в цилиндры, уменьшается, что приводит к снижению мощности.

Бензиновый двигатель 

Когда требуется низкая мощность, дроссельная заслонка прикрывается, что снижает количество поступающего в двигатель воздуха и, соответственно, топлива, приводя к требуемому снижению мощности. В последние годы на дизельных двигателях устанавливается системы Common-Rail, которая впрыскивает топливо под очень высоким давлением для удовлетворения требований к рабочим характеристикам двигателя с форсунками с электронным управлением.Для дизельных двигателей с системами Common-Rail топливо сжимается топливным насосом высокого давления (ТНВД) и подается в топливный аккумулятор.Как и для бензиновых двигателей, топливо, хранящееся в аккумуляторе системы Common-Rail, затем впрыскивается через форсунки.

Преимущества дизельных двигателей с системами Common-Rail

Топливо под высоким давление может стабильно подаваться в цилиндры. В результате, можно поддерживать стабильное сгорание, точно управляя количеством топлива, впрыскиваемого в каждый цилиндр. Это также позволяло повысить эффективность сгорания, снизить расход топлива, уменьшить выбросы токсичных газов (PM и NOx), а также уменьшить шум.

Недостатки дизельных двигателей с системой Common-Rail

Требуется высокий уровень прочности, жесткости, герметичности для элементов топливной системы, чтобы выдерживать высокие давления топлива.

Топливная система может быть разделена на 3 различных топливных контура.

1. Контур низкого давления со стороны всасывания топлива. В этом контуре имеется небольшое разрежение, поскольку топливо всасывается насосом.
2. В контуре возврата имеется небольшое положительное давление.
3. В контуре высокого давления имеется очень высокое давление (до 200 МПа!) в компонентах и топливопроводах.

Важное замечание

Очень важно понимать, что это очень высокое давление. Запрещено ослаблять затяжку любых элементов контура высокого давления при работающем двигателе. Это может привести к получению серьезных травм.

Топливные насосы высокого давления классифицируются по 2 типам в соответствии с их внутренней конструкцией: с внутренним кулачком (HP2) и внешним кулачком. Некоторые топливные трубки требуют замены в зависимости от выполняемой процедуры. Если заменяется аккумулятор или форсунка системы Common-Rail, когда головка цилиндров снимается/устанавливается или заменяется, необходимо заменить трубки идущие к форсункам, и трубку подвода топлива к аккумулятору на новые. ТНВД / Топливный аккумулятор / Блок цилиндров / Головка цилиндров / Прокладка головки цилиндров / Картер шестеренчатого привода. Если заменяется ТНВД или топливный аккумулятор, когда блок цилиндров, головка цилиндров, прокладка головки цилиндров или картер шестеренчатого привода снимается, устанавливается или заменяется, необходимо заменить трубки, идущие к форсункам, и трубку подвода топлива а аккумулятору на новые. Не снимайте с топливного аккумулятора датчик давления, ограничитель давления или  клапан для сброса давления. Снятие этих деталей запрещено. Топливный аккумулятор хранит топливо под очень высоким давлением. Если снять датчик давления или ограничитель давления, изначальная герметичность больше не сохраняется, могут происходить утечки топлива. Если необходимо заменить датчик давления, ограничитель давления или клапан для сброса давления, замените весь топливный аккумулятор в сборе.

Для дизельных двигателей с системой Common-Rail небольшие различия характеристик форсунок (индивидуальные отклонения), которые существуют в связи с производственными отклонениями, отрицательно влияют на процесс сгорания. Поэтому компьютер  компенсирует эти индивидуальные отличия. 

Форсунка с компенсационным резистором 

Компенсационный резистор, встроенный в топливную форсунку, показывает характеристики впрыскивания форсунки.  Компьютер  получает информацию о различиях между характеристиками форсунок, прочитав величины их сопротивления, а затем компенсирует их, корректируя  величину цикловой подачи топлива для каждой форсунки. 

Форсунка с компенсационным кодом (кодом QR) 

Компьютер получает сведения о различиях между форсунками с использованием этой информации и затем компенсирует их путем корректирования величины цикловой подачи топлива для каждой форсунки. Если не выполнить компенсацию, различие характеристик форсунок может привести к возникновению проблем при работе двигателя, например, к неравномерности работы на холостом ходу или появлению ошибок DTC.

Очень важно знать что топливные трубки высокого давления изготавливается из более мягкого металла, чем топливный аккумулятор или форсунки.При любой затяжке крепления топливной трубки высокого давления ее наконечник будет деформироваться. Поэтому техник должен каждый раз заменять топливную трубку высокого давления на новую.В противном случае не может быть гарантировано хорошее уплотнение.