Основные элементы топливной системы: инжектор и карбюратор

Главные элементы топливной системы

В чём предназначение топливной системы автомобиля (ТС). Она принимает, хранит, очищает и своевременно подаёт горючее в цилиндры двигателя. В её состав входит много различных элементов, иначе система не справлялась бы со столькими функциями.

Инжекторная топливная система

Устанавливается на современные автомобили. Она почти полностью вытеснила старые карбюраторные ТС. Суть, принцип действия инжекторных систем основан на принудительном впрыске топлива в проходящий поток воздуха.

Включает инжекторная ТС следующие элементы:

• форсунки с рампой;
• вентилируемый топливный бак;
• насос электрический;
• датчик или регулятор давления – РДТ;
• топливную магистраль, состоящую из трубок подачи и слива горючего;
• ФТО – фильтра.

Форсунка – главный элемент инжекторной ТС

Форсунка – конструктивный элемент ТС, называемый инжектором. Дозирует подачу бензина или солярки, распыляет горючее в камере сгорания и принимает непосредственное участие в образовании ТВС (горючей смеси).

Форсунка применяется сегодня, как на бензиновых ТС, так и на дизельных. Более современные модели авто оснащаются форсунками с электронным управлением.

Сами форсунки классифицируются, что обусловлено разными вариантами впрыска. В ходу пьезоэлектрические (ПЭФ), электрогидравлические (ЭГФ) и электромагнитные форсунки (ЭМФ).

ЭМФ имеют следующие особенности:

• ставят их, как правило, на бензиновые силовые агрегаты;
• они имеют довольно несложную конструкцию.

ЭГФ отличается следующими характеристиками:

• ставят на дизельные силовые агрегаты, оборудованные, в том числе, передовой системой Коммон Райл;
• принцип функционирования базируется на канонах давления топливной жидкости.

ПЭФ – самые совершенные в конструктивном плане форсунки:

• устанавливается на дизельных агрегатах, оборудованных Коммон Райл;
• быстрее всех остальных форсунок срабатывает и имеет потенциал несколько раз подряд впрыскивать горючее (по сравнению, пьезофорсунка в 4 раза быстрее ЭМФ);
• совершеннее ПЭФ и в плане точности дозировки впрыскиваемого горючего;
• пьезофорсунка по своему принципу действия напоминает ПГФ.

Топливный бак

Бак – это вместилище топлива. Отсюда горючее поступает в систему. Примечательно, что в инжекторной ТС в баке расположен топливный насос, в задачу которого входит закачка топливной жидкости под давлением в магистраль.

Устанавливается бак, как правило, перед задней осью под задним сидением. Это сделано специально, чтобы резервуар находился вне зоны деформации при ударе сзади или спереди.

Топливный бак

Объём топливного бака определяется в зависимости от назначения автомобиля. Как правило, должен обеспечиваться пробег на одной заправке хотя бы в 300-400 километров.

Фиксация бака осуществляется с помощью ленточных хомутов. Нижняя часть бака защищается металлическим кожухом от различных механических воздействий. Для предотвращения нагрева бака конструкторы успешно используют теплоизоляционные прокладки.

Материал, из которого делается бак, это либо сталь, либо алюминий, либо пластмасса. Последний вариант – новшество, которое становится всё более популярным в автомобилестроении. Это должен быть полиэтилен высокой плотности. Преимуществами пластмассового бака выступают: лёгкий вес, наилучшее использование свободного пространства (компактность и возможность получить любые формы), большая вместимость. Ну, и конечно, пластик не подвержен коррозии.

Что касается недостатков пластикового бака, то это проницаемость. По этой причине такие баки стараются изготовить многослойными. В некоторых конструкциях поверхность пластика покрывается дополнительно фтором, препятствующим утечкам.

Топливные баки могут различаться в зависимости от модели автомобиля, конструкции его ТС, типа силового агрегата, климатического исполнения и т.д.

Топливная рампа

Обязательный элемент инжекторной ТС. Представляет собой кусок полой трубки с закрытыми концами и наличием отводов для подключения трубок меньшего диаметра. Последние предназначены для подачи горючего к форсункам.

Топливная рампа, как и ТНВД, является элементом, который «достался» бензиновому агрегату от дизеля. Топливная рампа используется во всех ТС, в которых задействован распределённый впрыск.

Топливная рама с форсунками

Устанавливается рампа на впускной коллектор ДВС. Помимо отводящих трубок, в рампе есть специальный выход с клапанным штуцером для соединения с манометром. Таким образом, при ремонтных работах можно проверять давление топливной жидкости, делать анализ. Пробка с резинкой предусмотрена для предотвращения попадания грязи.

Материал, из которого делается топливная рампа – сталь, не имеющая швов. Трубка способна выдержать высокие давления. Например, на дизельных автомобилях, оснащённых системой Коммон Райл, давление бывает очень высоким.

Тем самым, основное предназначение топливной рампы – подавать горючее, распределяя его по форсункам. Сначала жидкость поступает в самый дальний цилиндр двигателя, а затем по другим форсункам. Некоторые конструкции предусматривают подогрев бензина или солярки перед распылением. Это улучшает свойства горючего, в тёплом виде оно лучше распыляется.

Топливный насос (электрический)

По праву, назван «сердечным клапаном» мотора. В случаях неисправности его всегда можно заменить или отремонтировать.

В инжекторных системах применяется более совершенный вид насоса – электрический. Такой же вариант ставится в дизельные автомобили. Располагается он непосредственно в баке с горючим, и такое местоположение, по мнению конструкторов, самое удобное для бесперебойного функционирования. С другой стороны, усложняется ремонт и чистка, но опытные автомобилисты научились быстро снимать насос.

Электрический топливный насос Газель

Примечательны и другие преимущества такого расположения. ТС не требует дополнительной всасывающей линии, которая имеется в насосе механического типа. Кроме того, насос внутри бака не перегревается, быстрее охлаждается.

Внутри насоса или возле него расположен фильтр грубой очистки, сетка. Ещё насос состоит из поплавка-уровня, клапанов и механизма для забора горючего. Насос такой разновидности может поддерживать давление в пределах до 4 атм, что с лихвой хватает для нормального функционирования автомобиля.

Сами насосы электрического типа тоже бывают разного типа. К примеру, на Ваз «девятку» устанавливается электронасос центробежного типа. Его основной составляющей является реле, которое срабатывает в результате поступления импульсов от ЭБУ.

Регулятор давления

В инжекторных системах количество впрыскиваемой топливной жидкости напрямую зависит от нескольких составляющих. Чтобы учитывать все эти факторы и точно рассчитать количество горючего, был придуман регулятор давления.

РДТ сконструирован таким образом, чтобы содействовать несоответствию показателей давления. Избыток бензина или солярки после его расчёта возвращается обратно в топливный бак. Чтобы точнее рассчитывать показатели с учётом разницы, РДТ устанавливается в конце топливной рамы.

ТС бывают с рециркуляцией топлива и без рециркуляции. В последнем случае РДТ устанавливается в топливном баке.

В состав РДТ входит пружина, клапан с держателем, мембрана, соединитель с впускным коллектором, выход для слива топлива обратно в бак. Благодаря мембране РДТ делится внутри на две камеры: топливную и пружинную.

Регулятор давления

Принцип действия РДТ можно представить так. На мембрану оказывает воздействие снизу давление топливной жидкости, а сверху – давление пружины и разряжение впускного клапана. Как только давление горючего превышает усилие, создаваемое пружиной, клапан открывается, бензин поступает.

Топливная магистраль

Основные её составляющие: подающие шланги и «обратка». Подающие трубки – это линия, по которой топливная жидкость поступает из насоса в рампу. «Обратка» — магистраль, по которой идёт слив горючего обратно в бак.

Топливоприводы, другими словами, это комплекс различных трубок и шлангов, предназначенных для транспортировки бензина или солярки к устройству смесеобразования. «Кровеносные сосуды» ТС, её важнейшие органы, по которым поступает топливо, и уходят излишки обратно в бак.

Безусловно, эластичность и прочность шлангов должна быть на высоте, чтобы циркуляция топливной жидкости проходила успешно. На многих иномарках, правда, вместо эластичного резинового шланга используются металлические трубки.

На автомобилях ВАЗ применяется комбинированная конструкция трубопроводов. Основа – резиновые эластичные шланги, подстраивающиеся под смещение топливной рампы и других автомобильных деталей во время передвижения машины.

Если рассматривать функции топливной магистрали в общих чертах, то в её задачи входит:

• связывать элементы ТС между собой;
• компенсировать продольные и поперечные смещения элементов ТС во время передвижения машины;
• подавать топливо из бака в топливную рампу и обратно.

Фильтр тонкой очистки или ФТО способен задерживать мелкие частички, менее 60 мкм. Они незаметны глазу человека, пропускаются сеткой, расположенной в электрическом насосе.

ФТО располагается отдельно, часто под порогом автомобиля или под капотом, врезается в топливную магистраль.

Фильтры тонкой очистки бывают разные: неразборного типа, разборного типа, фильтр для инжекторных систем. Последний мы и рассмотрим. Такой ФТО кроме своей основной задачи по задерживанию мелких твёрдых частичек, должен выдерживать давление. По этой причине ФТО для инжекторных систем делается с более прочным корпусом. Как правило, фильтры изготавливаются либо из прочного алюминия, либо из стали. Используется сварка или завальцовка.

Фильтр тонкой очистки Ваз 2109

Удобно, если фильтр оснащён прозрачным корпусом. В этом случае появляется возможность визуально оценить степень загрязнения фильтрующего элемента, выявить конкретные неисправности.

Примечательны особенности фильтров для дизельных силовых агрегатов. Они должны быть изготовлены так, чтобы никаким образом не пропускать влагу. Особенности дизельных ФТО определяются свойствами солярки, которая может изменяться в зависимости от разных температур. Так, во время холода возникает опасность блокировки оборудования из-за кристаллизации парафинов. Чтобы исключить эту особенность, в фильтрующий элемент добавляют подогрев.

Карбюраторная топливная система

Несмотря на конструктивную устарелость, карбюраторные ТС всё ещё применяются на некоторых автомобилях. Карбюраторная система отличается в первую очередь тем, что образование смеси проходит в специальном отсеке под названием карбюратор. Отсюда уже готовая ТВС попадает в двигатель, где воспламеняется и сгорает.

Принцип действия карбюраторных ТС реализуется так. Топливная жидкость из бака попадает в карбюратор. Выкачка горючего из бака осуществляется насосом.

В некоторых случаях подача может подразумевать самотёк, но тогда карбюратор должен быть установлен ниже топливного бака. В автомобилях такая схема сегодня не применяется.

Топливный фильтр карбюраторной системы очищает горючее. Благодаря ему из бензина удаляются механические примеси, вода.

Воздух, как неотъемлемая часть топливной смести, попадает в карбюратор через специальный фильтр. Он так и называется – воздушный фильтр. Здесь происходит очищение воздушного потока от частичек пыли. Поэтому так важно следить за состоянием фильтра, вовремя менять его. Смешивание воздуха с горючим происходит непосредственно в камере. Представить движение воздуха можно так: сначала фильтр, затем камера смесеобразования, а после через дроссельную заслонки во впускной коллектор.

Карбюраторная топливная система

Плюсы и минусы систем

Таким образом, инжекторная ТС устанавливается на все современные бензиновые ДВС. Постепенно вытесняет, если уже не вытеснила карбюраторную систему. Последняя, как ни странно, тоже имеет свои преимущества, поэтому её применение продолжается.

Схема подачи топлива в дизельный и бензиновый двигатели

На старых бензиновых двигателях, не оборудованных системой впрыска, смесеобразование происходит в карбюраторе. Происходит это таким образом: капельки топлива попадают сначала в воздушный поток, проходящий на высокой скорости (от 50 до 150 м/с) через смесительную камеру, затем происходит их измельчение и испарение, в результате получается горючая смесь. Если мотор инжекторный, то образование смеси происходит во впускном коллекторе двигателя. Разница заключается в том, что бензин подается для смешивания с воздухом в уже распыленном виде через форсунки. Форсунка может быть одна (моновпрыск) или несколько (распределенный впрыск). Топливная система современных автомобилей предусматривает отдельные форсунки для всех цилиндров.

У дизельного двигателя топливо подается через форсунку непосредственно в камеру сгорания, где происходит его смешивание с воздухом. На некоторые бензиновые моторы также устанавливается топливная система с непосредственным впрыском. Их отличие от дизеля заключается лишь в способе поджигания рабочей смеси: бензин поджигается свечой зажигания, дизтопливо – сжатием. Непосредственный впрыск позволяет достичь наиболее высокой топливной экономичности, однако из-за сложности конструкции широкого применения в бензиновых двигателях не нашел, тогда как для дизеля это единственно возможный вариант.

1. Топливная система инжекторного мотора
2. Система питания дизельного двигателя
3. Устройство подкачивающего насоса
4. Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД)

Топливная система инжекторного мотора

Устройство топливной системы бензинового впрыскового двигателя представлено следующими основными элементами:

• бензобак;
• бензонасос;
• топливный фильтр;
• адсорбер и шланг для отвода бензиновых паров;
• подающий и сливной бензопровод;
• топливная рампа;
• форсунки.

Бензобак предназначен для хранения горючего, его объем, как правило, обеспечивает автомобилю около пятисот километров пробега без дозаправок. После включения зажигания при помощи электрического бензонасоса оно через фильтр грубой очистки, представляющий собой капроновую сетку, попадает в подающий топливопровод. После этого бензин проходит через топливный фильтр, где очищается от мелких механических примесей, и попадает в рампу, а затем через форсунки в цилиндры.

Устройство топливной системы на некоторых автомобилях немного усложнено: топливный насос у них начинает работать при открытии водительской двери.

Если давление в топливной системе превышает максимально допустимый порог, то часть топлива сливается через регулятор давления обратно в бак. Вентиляция бензобака происходит через адсорбер. Данное устройство улавливает пары горючего из воздуха.

Схема системы питания включает в себя различные датчики, основываясь на показаниях которых электронный блок управления двигателем (ЭБУ) дозирует подачу горючего. К ним относятся датчик детонации, положения дроссельной заслонки и массового расхода воздуха.

Один из основных критериев, по которому топливная система автомобиля с бензиновым мотором отличается от дизеля, это требование к надежности всех соединений: бензиновый мотор не столь требователен к этому, в отличие от дизельного.

Система питания дизельного двигателя

Схема топливной системы двигателя, работающего на дизтопливе, несколько отличается от описанной ранее. Устройство системы питания дизеля обусловлено необходимостью обеспечивать более высокое давление горючего. В ее состав входят:

1. фильтр грубой очистки;
2. фильтр тонкой очистки;
3. топливный бак;
4. топливный насос высокого давления (ТНВД);
5. подкачивающий насос;
6. форсунки.

Схема работы в целом аналогична схеме, по которой работает топливная система бензинового двигателя. Горючее из бака подается к ТНВД при помощи подкачивающего насоса шестеренчатого или помпового типа. При этом вначале топливо проходит сквозь фильтр грубой очистки, где отсеиваются крупные механические примеси, а непосредственно перед топливным насосом высокого давления стоит фильтр тонкой очистки, задерживающий мелкие посторонние частицы. Повышенные требования к чистоте горючего объясняются желанием продлить срок службы дизеля.

Устройство подкачивающего насоса

Устройство и схема работы шестеренчатого подкачивающего насоса дизеля предельно просты: это две шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении. Во время вращения зубья играют роль лопастей и создают ток горючего по топливопроводу к ТНВД.

Главный действующий элемент помпового насоса – поршень, нагнетающий топливо. Для подачи солярки требуется два хода поршня: рабочий (или основной) и вспомогательный.

Производительность подкачивающего насоса дизельного двигателя превышает потребность насоса высокого давления, поэтому часть горючего сливается из магистрали обратно в бак.

ТНВД нагнетает высокое давление в рампе, и солярка в мелкораспыленном состоянии впрыскивается в цилиндры дизеля. В действие данное устройство приводится кулачковым валом, который, в свою очередь, приводится от коленвала двигателя и вращается с меньшей частотой. Кулачок толкает плунжер топливного насоса, который выталкивает дизтопливо к форсункам.

Устройство топливного насоса высокого давления (ТНВД)

Схема внутреннего устройства ТНВД дизеля выглядит следующим образом: внутри корпуса, представляющего собой неподвижную гильзу, расположен плунжер – поршень, диаметр которого значительно меньше его длины. Вместе эти детали образуют плунжерную пару. Они притерты между собой таким образом, что зазор не превышает 4 мкм, благодаря чему не происходит утечки горючего.

Такое устройство позволяло бы обеспечить топливом мотор, работающий постоянно на одних и тех же оборотах, поскольку количество топлива, подающегося за один ход плунжера неизменно. Однако работа дизеля в разных режимах требует и разного количества горючего. Для этого устройство плунжера немного усложнено: на его поверхности имеется спиральная выточка, позволяющая менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.

Форсунка – это устройство, играющее первостепенную роль в процессе снабжения дизеля распыленным топливом. Чем мельче будут частицы, тем качественнее получится рабочая смесь и более устойчивой будет работа дизельного двигателя. Чтобы распыление происходило равномерно во всех направлениях, форсунки изготавливают многодырчатыми.

https://auto-self.ru/osnovnye-elementy-toplivnoy-sistemy-inzhektor-i-karbyurator/
https://znanieavto.ru/toplivo/toplivnaya-sistema-avtomobilya.html