СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЯ

Когда в 1897 г. Рудольф Дизель создал первый работоспособный двигатель, он не мог предви­ деть, какие изменения претерпит его идея. Особенно большие изменения в системе питания дизелей произошли в последние годы, что сделало эти двигатели более пригодными для при­ менения не только на грузовых, но и на современных легковых автомобилях. Более дешевое топливо, высокая экономичность дизельных двигателей, по сравнению с бензиновыми, всегда привлекали автомобилистов, но широкое применение дизелей сдерживалось присущими им недостатками — шумностью при работе, повышенным дымлением и сложностью пуска холодного двигателя. Современные конструкции дизелей в большинстве не имеют этих недостатков.

Система питания дизеля обеспечивает подачу очищенного дизельного топлива к цилин­ драм, сжимает его до высокого давления, подает его в мелкораспыленном виде в камеру сгорания и смешивает с горячим (700-900 °С) от сжатия в цилиндрах (3-5 МПа) воздухом так, чтобы оно самовоспламенилось. После завершения рабочего хода необходимо очистить цилиндры от продуктов сгорания.

Дизельное топливо отличается от бензина более высокой плотностью и смазывающей спо­ собностью. Для оценки способности дизельного топлива к самовоспламенению служит цета- новое число. Цетановым числом называется процентное содержание цетана в его смеси с аль- фа-метилнафталином, при условии что эта смесь обладает такой же задержкой воспламенения, что и данное топливо. Существующие дизельные топлива имеют цетановое число 45-50; при этом для современных дизельных двигателей предпочтительнее более высокие числа.

Рис. 2.86. Варианты впрыска топлива в камеру сгорания дизеля. Разделенная (а) и нераз­ деленные (6, в) камеры сгорания: а — вихревая (фирма «Перкинс »); 6 — дельтавидная (дви­ гатель Д-245); в — тороидальная (двигатель КамАЗ);1 — вставка вихревой камеры; 2 — го­ ловка цилиндров; 3 — форсунка; А — полость вихревой камеры; Б — полость в поршне

Рис. 2.87. Схема системы питания дизеля:1 — топливный бак; 2 — подкачивающий на­ сос; 3 — топливный фильтр; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — форсунка; 6 — сливная магистраль

Рис. 2.88. Свеча накаливания закрытого типа:1 — наконечник; 2 — изолирующая прокладка; 3 — двойное уплотнение; 4 — стер­ жень; 5 — корпус; 6 — уплотнение защит­ ной оболочки; 7 — нагревательная спи­ раль; 8 — трубка; 9 — порошок

Существует два варианта процесса сме­ сеобразования в дизелях, обусловленных формой камеры сгорания (рис. 2.86). В пер­ вом варианте топливо впрыскивается в предварительную камеру (предкамеру), а во втором варианте впрыск топлива осу­ ществляется непосредственно в камеру сго­ рания, выполненную в поршне.

Двигатели, выполненные по первому варианту, называются дизелями с разде­ ленной камерой сгорания и обозначаются IDI (In Direct Injection), а выполненные по вто­ рому варианту — дизелями с непосредст­ венным впрыском — Dl (Direct Injection). Дизели с разделенной камерой сгорания мягче работают и меньше шумят. Тем не ме­ нее двигатели с непосредственным впры­ ском все более широко используются на автомобилях, потому что их топливная эко­ номичность примерно на 20 % выше.

Основной функциональной задачей сис­ тем питания двигателей обоих типов является подача точного количества топлива в соответ­ ствующий цилиндр и в точно определенное время. В высокооборотных дизелях легковых автомобилей процесс впрыска занимает все­ го тысячную долю секунды, и при этом впры­ скивается только небольшая доза топлива.

В систему питания дизеля входят: топ­ ливный бак, топливные фильтры, подкачи­ вающий насос, топливный насос высокого давления (ТНВД), трубопроводы, форсунки, воздушный фильтр и система выпуска отра­ ботавших газов (рис. 2.87).

Для облегчения пуска дизеля в холодное время часто применяются свечи накалива­ ния (рис. 2.88), которые отличаются от искро­ вых свечей зажигания тем, что они являются просто электрическими нагревателями и по­ догревают холодный воздух перед подачей его в цилиндры двигателя в процессе пуска.

Топливный бак должен удовлетворять требованиям безопасности. Топливо из бака посту­ пает в нагнетательный трубопровод, а затем к топливному фильтру, с помощью подкачиваю­ щего насоса. Топливный фильтр должен очистить топливо от возможных загрязнений, чтобы механические примеси не попали в ТНВД и далее. К топливному баку присоединяется также сливной трубопровод, по которому в бак сливаются излишки топлива из ТНВД и форсунок.

Самым сложным и дорогим устройством системы питания дизеля является топливный насос высокого давления (ТНВД). При создании первых стационарных двигателей Рудольф Дизель выяснил, что для надежного самовоспламенения топлива оно должно подаваться в цилиндр под высоким давлением. В его конструкциях для этого использовался мощный и громоздкий

компрессор. В 20-е гг. Роберт Бош разработал компактный и надежный ТНВД. Первый серий­ ный ТНВД для грузового автомобиля был выпущен фирмой Bosch еще в 1927 г., а в 1936 г. был налажен выпуск ТНВД для легковых автомобилей.

ТНВД не только создает давление топлива, но и распределяет его по форсункам соответству­ ющих цилиндров в соответствии с порядком работы двигателя. Форсунки соединяются с ТНВД трубопроводами высокого давления. Форсунки входят своей нижней частью — распылителями

— в камеры сгорания. Распылители имеют очень маленькие отверстия, необходимые для того, чтобы топливо поступало в камеру сгорания в мелко распыленном виде и легко воспламенялось. Воздушный фильтр устанавливается на впускном трубопроводе двигателя и очищает по­ ступающий в цилиндры воздух. Выпускная система содержит трубопроводы, глушитель и ча­ сто оборудуется каталитическими нейтрализаторами и другими устройствами для снижения

количества вредных веществ в отработавших газах.