0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое момент впрыска для дизельных двигателей

Система зажигания двигателя – выставляем правильный угол опережения впрыска

Система зажигания двигателя обеспечивает с помощью искры своевременное воспламенение смеси, из горючего и воздуха, которая попадает в камеру сгорания. Однако это необходимо для бензиновых авто, с дизельными машинами все иначе. В них воздух и топливо попадают в цилиндры отдельно, причем воздух сильно сжимается и соответственно нагревается (температура может достичь 700 С), таким образом, происходит самовоспламенение. Значение этой системы для обоих видов моторов вкратце понятно, но также немногословно описать ее установку будет непросто, поэтому посвятим ей нашу статью.

Система зажигания двигателя – отличие «дизеля» от бензинового мотора

Из-за указанных различий в самом процессе воспламенения бензинового и дизельного топлива в двигателе, можно отметить разницу и в строении зажигания. Очевидно хотя бы то, что такой системы, как в бензиновом авто, состоящей из прерывателя-распределителя, коммутатора или же датчиков импульсов, в дизельной машине нет. Однако зимой иногда с трудом удается завести дизельный движок, из-за того, что воздух слишком холодный, поэтому устанавливают специальную систему предварительного подогрева, чтобы увеличивать температуру воздуха в камере сгорания.

Можно сказать, что установка зажигания на дизельном двигателе – это не что иное, как выбор угла опережения впрыска горючего. А достигается это регулированием положения поршня, в момент впрыскивания «дизеля» в цилиндр. Это очень важно, так как при неправильном выборе угла впрыскивание будет несвоевременным, и, как следствие, топливо не будет сгорать до конца. А это негативно отразится на слаженной работе цилиндров.

Допустив незначительную ошибку, всего-то в один градус, можно спровоцировать выход из строя всего силового агрегата, из-за чего потребуется капитальный ремонт.

Система зажигания дизельного двигателя – устройство и принцип регулировки

Подытоживая, можно сказать, что система зажигания дизельного двигателя включает насос высокого давления (ТНВД), посредством которого и происходит ввод горючего в камеру сгорания. Современные автомобилисты находят в таком устройстве системы эффективность и экономичность расхода топлива, поэтому дизельные моторы становятся более популярными. Именно из-за увеличивающегося числа пользователей мы решили приоткрыть секреты обслуживания описанной системы зажигания.

Если в автомобиле стоит дизельный силовой агрегат с механической топливной аппаратурой, то регулировать угол опережения впрыска можно посредством поворота насоса вокруг своей оси. Еще можно поворачивать зубчатый шкив относительно ступицы. Если же ТНВД и зубчатый шкив жёстко закреплены, тогда регулировка происходит только за счет углового сдвига зубчатого шкива распределительного вала. Но это все лирика, пора перейти к действиям.

Регулировка зажигания дизельного двигателя – инструкция для решительных

Регулировка зажигания дизельного двигателя может производиться и самостоятельно. Для начала следует поднять крышку капота и зафиксировать ее на опорной стойке. Сверху слева на задней части двигателя необходимо найти маховик (массивное колесо), на корпусе кожуха которого расположено механическое устройство. Шток этого устройства требуется сначала приподнять и развернуть на 90 градусов, затем опустить в прорезь, которая находится на корпусе.

Теперь снимите грязезащитный щиток, для этого на кожухе маховика ключом 17 мм нужно открутить два болта (проще подобраться к этому месту из-под машины). В отверстие маховика через прорезь кожуха следует вставить металлический стержень и поворачивать коленвал двигателя. Направить его нужно слева направо, пока его ход не будет застопорен штоком фиксатора сверху.

Теперь самое время посмотреть на вал привода насоса для горючего, он расположен сверху от развала блока цилиндров (ось, от которой ряды цилиндров расходятся). Если установочная шкала приводной муфты (фланца, который служит для передачи вращений от приводного вала) ТВНД повернута вверх, то в этом случае риску на фланце топливного насоса следует совместить с нулевой меткой привода и затянуть два крепежных болта. Если установочная шкала приводной муфты не повернута вверх, тогда потребуется приподнять стопор, а коленвал двигателя повернуть на один оборот, и следом все вышеперечисленные действия необходимо повторить в том же порядке.

Как только болты приводной муфты затянули, нужно поднять вверх стопор маховика, повернуть на 90 градусов и опустить в паз. На кожухе маховика снизу можно вернуть на свое место грязезащитный щиток (крепится болтами). Теперь капот автомобиля пора закрыть, работа закончена. Остается завести автомобиль и проверить четкость срабатывания системы.

Совершенство непосредственности: 80 лет эволюции моторов с прямым впрыском

Непосредственный впрыск для многих автомобилистов, особенно не понаслышке знакомых с аббревиатурами GDI и FSI, стал настоящей страшилкой. Топливные насосы ценой в полмотора, вечно засоряющиеся форсунки, сопутствующие проблемы… Разбираемся, зачем вообще на автомобилях внедрили прямой впрыск в камеры сгорания и как он развивался на протяжении последних десятилетий.

Битва в воздухе

Так уж получилось, что первые двигатели внутреннего сгорания были рассчитаны на работу на газовоздушной смеси, а вовсе не на жидкости. И именно возможность создания простейшего устройства испарения топлива позволила бензиновым моторам завоевать себе главенствующее место в мире, потеснив и паровые машины, и дизели. Бензиновые моторы и сейчас порой ошибочно называют «карбюраторными», отдавая дань той схеме питания, с которой они родились и развивались почти столетие.

В противоположность карбюраторным моторам дизели не называли «моторами с непосредственным впрыском» – ограничивались классификацией по типу топлива. И очень правильно сделали, ведь перед Второй мировой непосредственный впрыск массово появился на бензиновых авиационных моторах. Внедряли такие системы питания для повышения надежности работы компрессорных двигателей при больших ускорениях и при сильном изменении как атмосферного давления, так и давления наддува. Об экономичности, заметим, тогда задумывались мало.

Читать еще:  Шевроле спарк объем двигателя технические характеристики

Первым «непосредственным» мотором считается немецкий Daimler -Benz DB601, который испытали еще в 1935 году, а в серию он пошел после 1937-го. Кстати, производили его в Италии – как Alfa Romeo , а в Японии – как Kawasaki . Его наследник DB 605 оснащался непосредственным впрыском, а заодно и турбонаддувом, прямо как современные моторы TSI . И имел очень высокую для тех лет степень сжатия – 7,3/7,5.

Эти V -образные 12-цилиндровые двигатели применялись на самых массовых немецких истребителях второй мировой – Me 109 в различных вариантах, и обеспечивали им очень высокую мощность и высотность. Не в последнюю очередь благодаря удачному сочетанию системы питания и наддува. Лицензию на DB 601 дали и другим производителям авиамоторов «стран Оси», и к немецкому опыту приобщились моторостроители Италии и Японии.

По другим данным, первенцем все же является Jumo 210G, но сейчас это не столь принципиально. В итоге СССР, США и Англия от немцев немного отстали, но свои моторы с такой системой впрыска сделали и войну выиграли. А «непосредственный» мотор конструкции Швецова, АШ-82ФН, послужил основой для двигателей пассажирских Ил-12/Ил-14. Кстати, на этой модификации впрыск был комбинированным – для улучшения пусковых качеств.

На фото двигатель АШ-82ФН

Что роднит все авиационные моторы с непосредственным впрыском этого поколения? Высокая сложность обслуживания и эксплуатации. Но для военных нет такого слова, как «дорого», да и слово «сложно» тоже их не волнует, если итоговая надежность работы и характеристики их устраивают. Победа нужна любой ценой – даже в технике.

Бензин с примесью масла для смазки ТНВД (топливного насоса высокого давления), тонкая настройка топливной аппаратуры и ресурс всего мотора в пределах 200-400 часов – это не страшно. Главное – устойчивая работа при высочайших перегрузках, когда пилот уже теряет зрение, а конструкция трещит по швам, работа в перевернутом положении, работа при температуре воздуха -50 °C и при жаре +40 °C. Да к тому же карбюраторы очень плохо сочетались с системной наддува, которая обязательно применялась на высотных истребителях и бомбардировщиках, так что непосредственный впрыск был очень удачной заменой.

Попытка номер раз, ТНВД и насос-форсунки

После войны непосредственный впрыск «на гражданке» не прижился – очень известный Mercedes 300 SL считать «обычной машиной» как минимум странно. Borgward недолго выпускал свой 700 Sport с двухтактным (!) мотором непосредственного впрыска. Зато гоночные автомобили оценили новые возможности: и Ferrari, и Mercedes успешно опробовали новшества.

Знаменитый гонщик Хуан Мануэль Фанхио на Mercedes Typ W 196 с непосредственным впрыском выиграл чемпионат мира Формулы-1 1954 и 1955 годов. Правда, подавляющее преимущество над соперниками дал вовсе не впрыск, а возможности команды и десмодромный ГРМ рядного восьмицилиндрового мотора с рабочими оборотами 8 500 в минуту. А после разрешения в регламенте Формулы наддува непосредственный впрыск применили и в Ferrari . И на протяжении нескольких лет успели опробовать какое-то количество конструктивных схем системы питания. Надо сказать, весьма успешно.

Суть конструкции мало изменилась с сороковых годов: все тот же практически «дизельный» ТНВД и простые форсунки. Варьировалось только конструктивное исполнение: форсунки могли быть боковыми с верхним, нижним или центральным расположением, а топливный насос различался по способу регулирования и количеству настроенных режимов.

Попробовали почти все варианты исполнения системы, доступные на тот момент. Вскоре выяснилось, что надежность топливной аппаратуры оставляет желать лучшего, настройка крайне сложна, а при отказе системы растет риск выхода из строя мотора целиком. Это уже не говоря об очень высокой цене такой системы питания. Плюс, для атмосферных моторов прирост мощности оказался откровенно невелик, а экономичность все еще не имела особого значения при проектировании автомобилей. По сути, основной причиной экспериментов с впрыском было широкое внедрение наддува на гоночных машинах того периода.

Главная претензия была к возможностям настройки ТНВД – их не хватало даже для гоночных машин. Регулирование по давлению во впускном коллекторе и степени открытия дроссельной заслонки показало себя не очень точным. Попытки приспособить электронику для управления еще больше снижали надежность, хотя идея была не нова – впервые электроуправляемый впрыск появился еще на мотоциклах Guzzi в 1939 году.

Форсунки тоже оказались очень уязвимы – не зря на тот момент многие производители предпочли вариант с их боковым расположением на стенке блока ниже ВМТ (верхней мертвой точки), где поршень закрывал форсунку в момент воспламенения. Это немного уменьшало закоксовывание и шансы на перегрев форсунки, но всех проблем не решало, к тому же создавало новые – с поршневыми кольцами, например.

В общем, карбюратор и набирающий популярность обычный распределенный впрыск на тот момент оказались лучше за счет более простой и надежной конструкции. Причем как на гражданских машинах, так и на гоночных. В конце 60-х о прямом впрыске забыли, и надолго, а заодно запретили наддув в большинстве гоночных классов. Прогресс в этом направлении остановился.

Читать еще:  Двигатель внутреннего сгорания отто принцип работы

Попытка номер два, уже с электроникой

Снова вспомнили о технологии уже в девяностые годы, когда обычный распределенный впрыск с электронным управлением прочно завоевал свое место под солнцем. Компания Mitsubishi вложила немало сил в развитие и рекламу моторов GDI , а Toyota – двигателей D 4. У обоих был непосредственный впрыск.

В первую очередь акцент делался уже на экономичность такого решения – на малой нагрузке такой мотор в теории мог работать на сверхобедненной смеси, с соотношением бензин-воздух порядка 40 к 1 вместо «идеального» 14,7 к 1.

А вот на практике получилось не так уж здорово.

Сниженного расхода топлива добиться было нереально. Моторы Mitsubishi на целом ряде модификаций, особенно европейских, вообще не работали на переобедненной смеси, прошивка этого не позволяла. И даже если мотор имел подобные режимы, то в реальной эксплуатации работал на них очень редко. Система управления старалась их не допускать для предотвращения излишних выбросов окислов NO – с ними не могли справиться даже очень дорогие специальные катализаторы.

А вот топливная аппаратура оказалась отменно капризной – в частности, пусковые качества в холодную погоду пострадали. Хорошо хоть с настройкой режимов работы мотора проблем не возникло благодаря широкому внедрению электроники.

Зато уже на примере первых моторов GDI накопился богатый опыт, который говорил о плохих условиях работы впускных клапанов и повышенной склонности к залеганию поршневых колец. Компания даже специально разработала жидкость для раскоксовки – Mitsubishi Shumma , которая до сих пор остается единственным специализированным «заводским» средством для подобного применения. Других сопутствующих проблем тоже хватало – например, форсунки пропускали топливо в масло, причем в больших количествах. Особых проблем это не доставляло, пока объем бензина не превосходил объем масла.

«Тойотовцы», в отличие от своих соотечественников, благоразумно решили не выводить свои «непосредственные» моторы за пределы домашнего рынка, а вот Mitsubishi , что называется, получили «по полной». Удар по репутации получился значительный, и последствия аукаются до сих пор.

Возможности на новом уровне

После устранения первых «детских болезней» плюсы стали более очевидными. Такие моторы позволяли почти избежать риска детонации до момента зажигания, а значит – безбоязненно повышать степень сжатия бензиновых моторов до практического максимума в 12:1 – 13:1 и не снижать ее для двигателей с компрессорами и турбонаддувом. Некоторое уменьшение надежности работы почти окупалось снижением расхода топлива и повышенной мощностью.

Особенно удачно все сложилось для «даунсайзинговых» моторов, ведь малый объем, высокий КПД и хорошие возможности для форсирования – это как раз то сочетание, которое было просто необходимо европейским автопроизводителям, зажатым в тиски правил ЕС по ежегодному снижению расхода топлива.

При малой нагрузке и большом коэффициенте остаточных газов в цилиндре, в результате работы системы EGR или фазовращателей, можно было побаловаться и работой на сверхобедненной смеси, и послойным смесеобразованием. Выбросы NO при этом удается удержать в пределах нормы, меньше, чем у дизельных моторов. Особенно хорошо себя проявили при этом быстродействующие форсунки высокого давления, например, с пьезокерамикой. Впрочем, по сравнению с даунсайзингом все это большого эффекта уже не дает.

Новые моторы с непосредственным впрыском не пришлось долго ждать. FSI моторы от VW , а вслед за ними и TFSI – уже с турбонаддувом и компрессорами. CGI версии двигателей от Mercedes были в основном компрессорными, реже – атмосферными, и лишь в последние годы – с турбонаддувом. Следом – непосредственный впрыск на моторах BMW , Opel , Ford и всех остальных…

Сейчас найти в Европе двигатель с обычным распределенным впрыском и без турбонаддува – целая проблема. Для машин до D -класса включительно такие можно пересчитать по пальцам. Автопроизводители Японии и США направление развития поддержали, но широкий выпуск таких моторов начали гораздо позже, когда европейские производители уже набили шишек на вопросах надежности и экологичности.

Кстати, оба первопроходца в лице Mitsubishi и Toyota все эти годы держали в производственной гамме совсем мало моделей с непосредственным впрыском: эксперименты показали, что атмосферным моторам он не очень нужен, а турбированного даунсайза у них в производственной гамме попросту не было.

В следующей части материала о непосредственном впрыске мы поговорим о тонкостях его конструкции, проблемах в эксплуатации, плюсах и минусах… А еще попытаемся понять, может ли он хотя бы теоретически стать столь же надежным, как заслуженный распределенный впрыск, к которому мы все так привыкли.

Что такое момент впрыска для дизельных двигателей

Костанайский государственный университет им. А.Байтурсынова

Влияние изменения момента впрыска топлива дизельных двигателей на их работу

Как известно из устройства двигателей внутреннего сгорания, изменения момента начала подачи топлива необходимы при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Механическое регулирование момента подачи топлива производится на дизельных двигателях с рядными ТНВД с помощью центробежной муфты, расположенной на кулачковом валу. Внутри муфты находятся грузики, которые при увеличении оборотов двигателя расходятся под действием центробежных сил и поворачивают кулачковый вал относительно привода.

При увеличении оборотов двигателя обеспечивается ранний впрыск топлива, при уменьшении – поздний. В одноплунжерных насосах распределительного типа регулирование величины опережения впрыска топлива производится путём поворота неподвижного кольца на определённый угол.

Читать еще:  Двигатель honda gx390 его характеристики

Последние годы широкое распространение получили насос-форсунки поскольку в этом случае ТНВД и форсунки объединены в один узел. Такое решение позволяет достичь очень высокой точности дозирования подачи топлива, сжатого до максимального давления. Параметры токсичности выхлопных газов, их дымность, а также шумность работы дизеля отличаются от предыдущих моделей. В данной системе управление углом опережения впрыска топлива занимается электроника, выдавая сигналы на запорные электромагнитные клапаны насос-форсунок. Постоянно возрастающие требования к системам впрыска дизельных двигателей привело к появлению системы COMMON RAIL , опережающей предшественников по большинству показателей и имеющей значительные возможности для дальнейшего развития.

Г лавными её отличиями от конкурентов являются способность изменения момента впрыска топлива и высокого давления в широком диапазоне, а так же применения многоступенчатого впрыска. В результате повышается мощность двигателя при сокращении расхода топлива, падают шум и вибрации силового агрегата.

Многие крупные автопроизводители считают такую систему наиболее перспективной. Сейчас уже её можно встретить на некоторых автомобилях марки BMW , TOUOTA , Мерседес. Современный дизельный автомобиль невозможно представить себе без электронного управления всеми системами. Основными задачами электронного управления двигателем являются регулирование подачи топлива и угла впрыска во всём диапазоне нагрузок и частот вращения коленчатого вала, а так же управление турбокомпрессором (если такой установлен на автомобиль).Электроника дизеля состоит из трёх основных блоков: датчики и устройства для сбора информации, микропроцессорный блок для её обработки и исполнительные механизмы.

В общих чертах эта тройка работает следующим образом. Блок управления считает и оценивает сигналы с датчиков сбора информации (датчик оборотов двигателя, температурный, подъёма иглы форсунки и прочее). Исходя из полученных данных, микропроцессор рассчитывает количество топлива для впрыскивания и момент начала впрыска. После этого расчётные величины преобразуются в сигналы для иполнительных механизмов (в основном электромагнитных клапанов). Электронная система управления способна к самодиагностике. Микропроцессор постоянно сравнивает уровни сигналов от датчиков с нормативыми, заложенными в память, и в случае несоответствия немедленно сигнализирует об этом.

Применение таких систем значительно облегчает поиск неисправностей, а также через микропроцессор можно изменять программу на момент впрыска топлива. На сегодняшний день это наиболее перспективная система.

1. Топливные насосы высокого давления. Учебно-методическое пособие, М.: «Легион- Автодата», 2011 г.

2. Рядные многоплунжерные топливные насосы высокого давления дизелей ( Bosch ). Учебное пособие, М: «Легион- Автодата», 2011 г.

Что такое момент впрыска для дизельных двигателей

Основные показатели работы дизеля существенно зависят от угла опережения впрыска топлива (рис. 49).

Следовательно, для каждого режима работы двигателя дол­жен быть угол опережения впрыска топлива, оптимальный для данной угловой скорости и данной нагрузки, и обеспечивающий при прочих равных условиях получение g e min . Однако выбор угла ? опережения впрыска не может определяться только одним условием — получением минимального расхода топлива.

Изменение ? приводит к изменению не только N e и g e , но и максимального значения давления сгорания р z , скорости нара­стания давления в цилиндре двигателя, т. е. жесткости его ра­боты, и целого ряда других факторов, ограничивающих возмож­ности выбора ?. Значения угла опережения впрыска подбирают с учетом всех перечисленных выше (и других) факторов.

Наиболее сложным оказывается выбор угла опережения впрыска для транспортных дизелей, работающих в широком ди­апазоне скоростных и нагру­зочных режимов, так как оптимальное значение угла опережения впрыска зависит не только от нагрузки и угло­вой скорости коленчатого ва­ла, но и от типа камеры сго­рания и сорта топлива.

При снижении нагрузки, т. е. по мере снижения цикловой подачи топлива, избыток воздуха в камере сгорания увеличива­ется, условия сгорания улучшаются, в связи с чем угол опере­жения впрыска по мере снижения нагрузки уменьшается.

При увеличении угловой скорости коленчатого вала увеличи­вается интенсивность вихрей в камере сгорания, повышается скорость образования рабочей смеси, что снижает время задержки воспламенения. Однако при увеличении угловой скорости время от начала впрыска до верхней мертвой точки уменьшается бы­стрее, чем снижается время задержки воспламенения. В связи с этим угол опережения впрыска по мере увеличения угловой скорости коленчатого вала целесообразно увеличивать.

Таким образом, на стационарных двигателях целесообразно устанавливать автомат, уменьшающий угол опережения впрыска по мере снижения нагрузки, а на судовых и транспортных ди­зелях изменение угла опережения впрыска должно происходить в зависимости от изменений как нагрузки, так и угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Приведенный выше анализ условий, вызывающих необхо­димость или целесообразность установки на двигателях тех или иных автоматических регуляторов и устройств, показывает, что часть таких устройств давно используется и оправдала себя в эксплуатации (автоматические регуляторы частоты вращения и температуры в системе охлаждения и смазки), другие используются значительно реже (регуляторы наддува, автоматы угла опере­жения впрыска), третьи находятся в стадии разработки и опро­бования.

В дальнейшем предстоит еще большая работа, связанная с изучением двигателей в качестве регулируемых объектов, для разработки и установки на них такой автоматической аппара­туры, которая давала бы возможность оптимизации работы дви­гателя на всех возможных установившихся и неустановившихся режимах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector