Топливная система дизельного двигателя или система питания предназначена для обеспечения запаса топлива на автомобиле, его очистки топлива и равномерного распределения по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями в соответствии с порядком работы, скоростным и нагрузочным режимом работы двигателя. Основные отличия дизельного двигателя от бензинового состоят в следующем: в дизельном двигателе чистый воздух засасывается в цилиндры и в них подвергается очень высокому сжатию. Вследствие этого в цилиндрах создается температура, превышающая температуру воспламенения дизельного топлива.
В грузовом автомобиле, систему питания дизельного двигателя составляют следующие элементы:
- топливный бак
- фильтры для тонкой и грубой очистки топлива
- насосы для подкачки топлива
- топливный насос высокого давления (ТНВД)
- трубопроводы высокого и низкого давления
- форсунки
- воздушный фильтр
С помощью топливоподкачивающего насоса топливо поступает из бака в систему питания дизельного двигателя через фильтры, в которых происходит грубая и тонкая очистка топлива. Для транспортировки топлива служат магистрали низкого и высокого давления. Первая из них обеспечивает хранение и фильтрацию топлива, а так же доставку под низким давлением к насосу высокого давления. По второй осуществляется подача топлива в цилиндры двигателя. ТНВД подаёт топливо по соответствующей магистрали к головкам цилиндров, в которых расположены форсунки. Благодаря чему в определённый момент происходит впрыск топлива и его распыление в камерах сгорания. При подкачке из бака топливо с избытком поступает в ТНВД.
Система впрыска
Система подачи топлива перекачивает дизель из топливного бака в ТНВД под низким давлением. Топливный насос создает необходимое для впрыскивания высокое давление топлива. В большинстве систем топливо нагнетается через трубопроводы высокого давления к форсункам и впрыскивается в камеры сгорания под давлением 1200- 2200 бар. На мощность вырабатываемую двигателем, а также на шум, возникающий в процессе сгорания существенно влияет качество топлива, время впрыска и протекание процесса впрыскивания и сгорания.
Основное различие между системами впрыска состоит в механизме создания высокого давления. В отличие от старых систем впрыска, частично оснащенных механическим управлением, в современных системах впрыска используется электронное управление.
Виды систем впрыска:
Топливная система с рядным насосом состоит из подкачивающего насоса низкого давления, топливного насоса высокого давления, топливных трубок высокого давления и форсунок. Управление топливным насосом осуществляется с помощью электроники.
Топливная система с индивидуальным ТНВД(UPEC).Индивидуальные топливные системы рассчитаны на работу с одной форсункой для каждого цилиндра. Что позволяет оптимально адаптировать подобные системы к соответствующим двигателям. Индивидуальные насосы, как все одноцилиндровые, не имеют собственного кулачка. Их приводные кулачки расположены на распределительном валу механизма газораспределения дизеля.
Распределительные топливные системы.Распределительные ТНВД оснащаются единым нагнетающим элементом высокого давления для всех цилиндров. Топливо нагнетается через магистрали высокого давления к форсункам и впрыскивается в камеры сгорания. Распределительные ТНВД характеризуются высокой мощностью, большой цикличностью, малым весом и минимальными конструктивными размерами.
Топливные системы с насос-форсунками (PDE). Топливный насос высокого давления и форсунка объединены в единый агрегат. Насос-форсунки устанавливаются в каждом цилиндре двигателя, что позволяет электронному блоку управлять топливоподачей индивидуально для каждого цилиндра. Регулируется, как цикловая подача каждой насос-форсунки, так и момент впрыскивания топлива в каждый цилиндр двигателя.
Топливная система с насос-форсунками открытого типа (HPI). В этой системе распылитель форсунки открыт в процессе фазы заполнения. Ее особенность заключается в том, что в ней цилиндры распределены на две группы. Насос-форсунки каждой группы цилиндров управляются своей парой клапанов. Один из них регулирует количество топлива, подаваемое в цилиндры двигателя, а второй момент впрыска топлива. Таким образом, топливная система состоит из 6-ти насос-форсунок открытого типа, 4-х электромагнитных клапанов управляющих насос форсунками, и топливоподкачивающего насоса.
Топливная система Common Rail. Требованию экологических норм Евро 4-5 способствовали разработке топливной системы Common Rail, которая существенно отличается от всех предыдущих. В системе впрыска с аккумулятором высокого давления функции создания высокого давления и впрыска разделены. Давление впрыска создается и регулируется автономным ТНВД независимо от частоты вращения коленчатого вала и величины цикловой подачи. Эта система предоставляет большие возможности для варьирования параметров впрыска топлива. Гибкая система, адаптирующая топливную систему к двигателю. Это достигается благодаря следующим возможностям:
- высокое давление впрыска топлива (до 1600-1800 бар.)
- адаптация давления впрыска к условиям работы двигателя (200-1800 бар.)
-предельный угол опережения впрыска топлива
- возможность осуществлять несколько предварительных впрысков (даже вторичных впрысков с большой задержкой)
Таким образом, система Common Rail позволяет увеличивать удельную мощность двигателя, снижать расход топлива, уменьшать уровень шума и выброса вредных веществ.
Неисправности топливной системы
Основная причина выхода из строя топливной системы европейских грузовиков – использование некачественного дизеля, что приводит к различным неисправностям. Основные признаки неисправности топливной системы: увеличение расхода топлива, потеря мощности, неравномерная работа двигателя, повышенное дымообразование. Ремонт топливной системы рекомендуется проводить в специализированных сервисах для коммерческого транспорта, где есть в наличии диагностическое оборудование и квалифицированные специалисты.
Основные причины выхода из строя топливной системы:
- Содержание воды в дизельном топливе и попадание ее в форсунки
- Плохая фильтрация топлива из-за использования некачественных топливных фильтров
- Потеря давления (герметичности) во впускном тракте (от трубопровода до ДВС)
При неисправности топливной системы специалисты советуют в первую очередь проверять не насос-форсунки, а провести комплексную диагностику на станции технического обслуживания:
- Проверить уровень давления в топливном насосе низкого давления (ТННД).
- Проверить герметичность системы впуска от турбокомпрессора до ГБЦ.
- Проверить гильзо-поршневую группу ДВС. Следует обратить внимание, на то происходит ли при работе двигателя выброс паров масла из сапуна, так называемое «сапунение».
- И только после вышеперечисленного проверить исправность насос-форсунок и форсунок. Если сразу заменить форсунки без комплексной диагностики и устранения настоящей причины неисправности топливной системы, то через месяц форсунки могут снова выйти из строя. Как правило, в форсунке разрушения происходят в электромагнитной части, ломается распылитель, разрушается клапанный узел. В этом случае необходима диагностика каждой форсунки, ведь с помощью компьютерной диагностики достаточно сложно выявить такие неисправности.
- Проверить правильность установки топливного фильтра тонкой очистки. Водители, самостоятельно устанавливая фильтр, зачастую делают это неправильно, поэтому процедуру замены топливного фильтра рекомендуется делать на СТО.
- Ремонт системы Common Rail специалисты настоятельно рекомендуют делать в автосервисе, так как система оснащена электронным клапаном управления и самостоятельные попытки ремонта только ухудшат ситуацию. Как правило, система выходит из строя из-за низкого качества топлива, поэтому на грузовиках, на которых установлена система Common Rail, топливные фильтры меняют чаще. Помните, что в случае необходимости замены электронной форсунки следует менять их комплектом. Если заменить только одну форсунку, то она будет брать на себя большую нагрузку и быстрее выйдет из строя. К тому же, может увеличится нагрузка на цилиндры и двигатель, что приведет к необходимости капитального ремонта ДВС. Так же не стоит забывать, что срок службы форсунок примерно одинаков и если одна из них вышла из строя, то и у остальных ресурс работы быстро закончится.
Сергей Горелов, механик-диагност топливной аппаратуры компании «Коммерческий транспорт»:
«Самостоятельная промывка водителями топливной системы европейских грузовиков с помощью специальных присадок, может привести к выходу из строя этой системы через 3-4 месяца. Присадки смывают масляные отложения от стенок топливного бака, топливных фильтров и проводов. Масло и различные примеси попадают в форсунки, где при высокой температуре эта смесь «закоксовывается» и выводит форсунку из строя. Поэтому мы не рекомендуем водителям самостоятельно проводить промывку топливной системы. На СТО механики проведут профессиональную очистку и ремонт топливной системы. Во время исправления дефектов может осуществляться: регулировка механизмов распределения давления в системе впрыска, тестирования на специализированных стендах, отработка количества подаваемого топлива и пр.».
Чтобы продлить срок эксплуатации топливной системы необходимо: своевременно проводить ее комплексную диагностику (каждые 60 000-120 000 км), проверять регулировку клапанов и насос-форсунок, регулярно менять топливные фильтры в соответствии с рекомендациями производителей, а при использовании российского дизельного топлива в два раза чаще.
Топливные и воздушные фильтры
Топливо, поступающее к насосу высокого давления и форсункам, не должно содержать механических примесей, вызывающих повреждение или повышенный износ деталей топливной аппаратуры. Поэтому в системе питания дизелей топливо многократно фильтруют. На двигателях обычно устанавливают два последовательно работающих топливных фильтра: грубой и тонкой очистки.
Топливные фильтры кроме защиты от частиц износа должны иметь достаточную емкость для хранения отсеиваемых частиц, так как в противном случае они могут быть закупорены еще до окончания срока службы. В случае постепенной закупорки топливного фильтра уменьшается подача топлива и снижается мощность двигателя. Поэтому в любой системе впрыска важно использовать топливный фильтр, подходящий именно для нее. Установка несоответствующих фильтров в лучшем случае ухудшит работу двигателя, а в худшем может иметь очень серьезные и затратные последствия от необходимости замены деталей до замены всей системы впрыска. Из-за того, что по сравнению с бензином дизельное топливо содержит намного больше загрязняющих веществ и более высокого давления впрыска, системы питания грузовиков требуют большей защиты от частиц износа. Поэтому, дизельные топливные фильтры изготавливаются со сменными фильтрующими элементами. Современные системы впрыска требуют обеспечения фильтрующей способности от 65% до 98% . Еще одной важной функцией дизельных топливных фильтров является отделение воды, присутствующей в топливе. Когда вода соединяется с серой, содержащейся в «солярке», образуется серная кислота вызывающая коррозию деталей. Фильтр обычно устанавливается в контуре низкого давления в моторном отсеке между топливоподкачивающим насосом и ТНВД. Широко распространены резьбовые топливные фильтры со сменным элементом, последовательно установленные фильтры и неметаллические фильтрующие элементы.
Фильтр грубой очистки топлива. Этот элемент топливной системы предназначается для отсеивания из топливной смеси частиц пыли, грязи, мусора, ржавчины и воды. Попадание этих веществ в систему подачи топлива позволяет избежать создания пробок в топливных трубках, а также засорения форсунок. Отделение воды из дизеля осуществляется с помощью фильтрующего водоотталкивающего материала. Сепарированная вода и крупные механические примеси собираются в водосборнике внизу корпуса фильтра. В некоторых случаях для контроля воды в водосборнике используется датчик наличия воды в топливе. Слив воды осуществляется вручную, путем открытия сливной пробки или нажатия на кнопку.
Фильтр тонкой очистки топлива.Пройдя через фильтр грубой очистки, топливо нагнетается подкачивающим насосом в фильтр тонкой очистки. Очищение дизеля в фильтре тонкой очистки является финальной стадией очищения от механических примесей перед тем, как топливо поступит в ТНВД.
Современные топливные фильтры выполняют следующие дополнительные функции:
- Предварительный подогрев топлива электрическим способом, охлаждающей жидкостью или возвращающимся потоком топлива.
- Информирование об интервале технического обслуживания с помощью измерения дифференциального давления.
- Применение заполняющих и прокачивающих устройств. После замены фильтрующего элемента топливная система заполняется и прокачивается ручным подкачивающим насосом, который обычно встроен в крышку корпуса фильтра.
Топливные фильтры подлежат регулярной замене. Их следует менять в соответствии с рекомендациями производителей грузовиков (примерный срок замены около 15 000 - 20 000 км пробега). При замене фильтрующего элемента необходимо выполнять очистку корпуса фильтра. После замены фильтра необходимо заполнить корпус дизельным топливом и удалить воздух из системы. Замену топливного фильтра специалисты советуют делать на СТО.
Ведущие европейские производители качественных топливных фильтров: Mann+Hummel, Mahle/Knecht, Hengst.
Качественное дизельное топливо является еще одним важным условием обеспечения длительного срока службы и бесперебойного функционирования систем впрыска.
Отличительные характеристики качественного дизельного топлива:
- высокое цетановое число
- относительно низкая температура конца кипения
- незначительные отклонения плотности и вязкости
- низкое содержание ароматических и полиароматических углеводородов
- низкое содержание серы
Воздушный фильтр фильтрует всасываемый двигателем воздух и предотвращает попадание в двигатель: минеральной пыли, масляного тумана, аэрозолей, нагара дизельного топлива, пыльцы и других загрязнителей. Благодаря очистке воздуха сокращается износ, например, трущихся пар в подшипниках, поршневых колец и стенок цилиндра. Кроме того, воздушный фильтр защищает термопленочный датчик массового расхода воздуха, предотвращая отложения в нем пыли, которая может вывести его из строя.
Воздушный фильтр глубокого слоя в отличие от поверхностных фильтров задерживает частицы в структуре фильтрующего материала. Фильтрующие элементы разрабатываются в соответствии с требованиями производителей двигателей и обеспечивают минимальную потерю давления и высокую эффективность фильтрации (на 99,95%) независимо от интенсивности воздушного потока. Ведущие европейские производители качественных воздушных фильтров: Mann+Hummel, Mahle/Knecht, Hengst.
Качественные фильтры в основном состоят из целюлозного волокна, подвергнутого специальному тиснению и пропитанного смолой для достижения водостойкости, механической и химической стойкости. В последнее время при изготовлении фильтров применятся синтетические, композитные и нановолоконные материалы. Низкокачественные фильтры пропускают большее количество частиц пыли и могут порваться.
Топливная система - достаточно сложна и чувствительна к условиям эксплуатации. Износ, повреждение, загрязнение топливной системы может привести, в том числе к капитальному грузовому ремонту. Частота ремонта этой системы зависит от качества используемых запчастей и комплектующих. Владельцам грузового транспорта не стоит экономить на топливных и воздушных фильтрах и устанавливать расходные материалы от проверенных европейских производителей. Помните, что своевременная диагностика позволит выявить неисправности топливной системы и избежать дорогостоящего ремонта.
Чтобы избежать серьезных проблем из-за неисправностей в системе топливоподачи и простоя грузовика стоит использовать качественное топливо и своевременно проводить диагностику и ТО (менять фильтры) Следует регулярно проводить диагностику и своевременно устранять неполадки в топливной системе. Лучше всего для ремонта топливной системы грузового авто обратиться на станцию технического обслуживания.На СТО компании «Коммерческий транспорт» работы производят квалифицированные специалисты, имеющие знания и опыт в ремонте системы топливоподачи европейского грузового транспорта.