Układy paliwowe silników benzynowych i diesla

Układ napędowy zapewnia główną funkcję elektrowni - dostarczanie energii ze zbiornika paliwa do silnika spalinowego (ICE), który przekształca ją w ruch mechaniczny. Ważne jest, aby go opracować tak, aby silnik zawsze otrzymywał benzynę lub olej napędowy we właściwej ilości, nie więcej i nie mniej, we wszystkich najróżniejszych trybach pracy. A jeśli to możliwe, zapisz swoje parametry tak długo, jak to możliwe, nie tracąc dokładności pracy.

Cel i działanie układu paliwowego

W powiększeniu funkcje systemu podzielono na transport i dozowanie. W skład wyposażenia pierwszego wchodzą:

• zbiornik paliwa, w którym przechowywane są zapasy benzyny lub oleju napędowego;
• pompy wspomagające o różnych ciśnieniach wylotowych;
• system filtracji do czyszczenia zgrubnego i dokładnego, z osadnikami lub bez;
• przewody paliwowe z elastycznych i sztywnych węży i ​​rurociągów wraz z odpowiednią armaturą;
• dodatkowe urządzenia do wentylacji, odzysku oparów i bezpieczeństwa w razie wypadku.

Dozowanie wymaganej ilości paliwa realizowane jest przez systemy o różnym stopniu złożoności, do których należą:

• gaźniki w przestarzałych silnikach;
• jednostki sterujące silnika z systemem czujników i siłowników;
• wtryskiwacze paliwa;
• pompy wysokociśnieniowe z funkcjami dozowania;
• sterowanie mechaniczne i hydrauliczne.

Zasilanie paliwem jest ściśle związane z zaopatrywaniem silnika w powietrze, ale to jednak różne układy, więc połączenie między nimi odbywa się wyłącznie za pomocą sterowników elektronicznych i kolektora dolotowego.

Organizacja dostaw benzyny

Zasadniczo różnią się dwa układy, które odpowiadają za prawidłowy skład mieszanki roboczej - gaźnik, w którym szybkość podawania benzyny determinowana jest prędkością przepływu powietrza zasysanego przez tłoki, oraz wtrysk pod ciśnieniem, gdzie układ jedynie monitoruje przepływ powietrza i tryby pracy silnika, samodzielnie dozując paliwo.

Gaźnik

Dostawa benzyny za pomocą gaźników jest już przestarzała, ponieważ nie można jej przestrzegać norm środowiskowych. Nie pomogło nawet zastosowanie układów elektronicznych czy próżniowych w gaźnikach. Teraz te urządzenia nie są używane.

Zasada działania gaźnika polegała na przepuszczaniu przez jego dyfuzory strumienia powietrza kierowanego do kolektora dolotowego. Specjalnie wyprofilowane zwężenie dyfuzorów powodowało spadek ciśnienia w strumieniu powietrza w stosunku do ciśnienia atmosferycznego. Z powodu powstałego spadku benzyna była dostarczana z opryskiwaczy. Jego ilość była ograniczona przez tworzenie emulsji paliwowej o składzie zależnym od kombinacji strug paliwa i powietrza.

Gaźniki sterowane były niewielkimi zmianami ciśnienia w zależności od natężenia przepływu, tylko poziom paliwa w komorze pływakowej był stały, co utrzymywano poprzez pompowanie i zamykanie wlotowego zaworu odcinającego. W gaźnikach było wiele systemów, z których każdy odpowiadał za własny tryb pracy silnika, od rozruchu do mocy znamionowej. Wszystko to działało, ale jakość dawkowania w końcu stała się niezadowalająca. Nie można było precyzyjnie wyregulować mieszanki, co było niezbędne dla powstających katalizatorów spalin.

Wtrysk paliwa

Wtrysk o stałym ciśnieniu ma podstawowe zalety. Jest tworzony przez zamontowaną w zbiorniku pompę elektryczną ze zintegrowanym lub zdalnym regulatorem i jest utrzymywany z wymaganą dokładnością. Jego wartość jest rzędu kilku atmosfer.

Benzyna jest dostarczana do silnika przez wtryskiwacze, którymi są elektrozawory z rozpylaczami. Otwierają się po otrzymaniu sygnału z elektronicznego systemu sterowania silnikiem (ECM), a po obliczonym czasie zamykają się, wypuszczając dokładnie tyle paliwa, ile potrzeba na jeden cykl pracy silnika.

Początkowo stosowano pojedynczą dyszę, umieszczoną w miejscu gaźnika. Taki system nazwano centralnym lub pojedynczym wtryskiem. Nie wszystkie niedociągnięcia zostały wyeliminowane, dlatego bardziej nowoczesne konstrukcje mają osobne dysze dla każdego cylindra.

Rozproszone i bezpośrednie (bezpośrednie) systemy wtrysku są podzielone w zależności od umiejscowienia dysz. W pierwszym przypadku wtryskiwacze dostarczają paliwo do kolektora dolotowego w pobliżu zaworu. W tej strefie temperatura jest podwyższona. A krótka droga do komory spalania nie pozwala na kondensację benzyny, co było problemem przy pojedynczym wtrysku. Ponadto stało się możliwe stopniowanie przepływu, uwalniając benzynę ściśle w momencie otwarcia zaworu wlotowego określonego cylindra.

System bezpośredniego wtrysku działa jeszcze wydajniej. Gdy dysze znajdują się w głowicach i są bezpośrednio wprowadzane do komory spalania, możliwe jest zastosowanie najnowocześniejszych metod wtrysku wielokrotnego w jednym lub dwóch cyklach, warstwowego zapłonu i złożonego zawirowania mieszanki. Poprawia to wydajność, ale stwarza problemy z niezawodnością, które prowadzą do wyższych kosztów części i zespołów. W szczególności potrzebujemy pompy wysokociśnieniowej (wysokociśnieniowej pompy paliwowej), specjalnych dysz i zapewnienia oczyszczenia przewodu dolotowego z zanieczyszczeń przez układ recyrkulacji, ponieważ teraz benzyna nie jest dostarczana do dolotu.

Wyposażenie paliwowe do silników Diesla

Praca z zapłonem samoczynnym HFO ma swoją specyfikę związaną z trudnościami dokładnego rozpylenia i wysokiego sprężenia oleju napędowego. Dlatego wyposażenie paliwowe ma niewiele wspólnego z silnikami benzynowymi.

Oddzielna pompa wtryskowa i pompowtryskiwacze

Wysokie ciśnienie wymagane do wysokiej jakości wtrysku do wysoko sprężonego gorącego powietrza jest wytwarzane przez wysokociśnieniowe pompy paliwowe. Zgodnie z klasycznym schematem, do jego nurników, czyli par tłoków wykonanych z minimalnymi luzami, paliwo jest dostarczane przez pompę wspomagającą po dokładnym oczyszczeniu. Tłoki są napędzane przez silnik za pomocą wałka rozrządu. Ta sama pompa dokonuje dozowania poprzez obracanie nurników przez zębatkę połączoną z pedałem, a moment wtrysku ustalany jest dzięki synchronizacji z wałami dystrybucji gazu i obecności dodatkowych automatycznych regulatorów.

Każda para nurników jest połączona przewodem paliwowym wysokiego ciśnienia z wtryskiwaczami, które są prostymi zaworami sprężynowymi wprowadzanymi do komór spalania. Aby uprościć konstrukcję, czasami stosuje się tak zwane pompowtryskiwacze, które łączą funkcje wysokociśnieniowych pomp paliwowych i opryskiwaczy dzięki napędowi z krzywek wałka rozrządu. Mają własne tłoki i zawory.

Główny typ wtrysku Common Rail

Zasada elektronicznego sterowania dyszami podłączonymi do wspólnej linii wysokiego ciśnienia stała się doskonalsza. Każdy z nich posiada zawór elektrohydrauliczny lub piezoelektryczny, który otwiera się i zamyka na polecenie jednostki elektronicznej. Rola pompy wtryskowej sprowadza się jedynie do utrzymania wymaganego ciśnienia w szynie, które przy tej zasadzie mogłoby osiągnąć 2000 atmosfer lub więcej. Umożliwiło to dokładniejsze sterowanie silnikiem i dopasowanie go do nowych standardów toksyczności.

Zastosowanie przewodów powrotnych paliwa

Oprócz bezpośredniego dostarczania paliwa do komory silnika, czasami dren powrotny jest również używany przez oddzielny przewód powrotny. Ma to różne cele, od ułatwienia regulacji ciśnienia w różnych punktach układu, po organizację ciągłego obiegu paliwa. W ostatnim czasie przepływ wsteczny do zbiornika jest rzadko stosowany, zwykle jest potrzebny jedynie do rozwiązywania lokalnych problemów, np. sterowania hydrauliką dysz wtrysku bezpośredniego.