Паливна система автомобіля

Жоден автомобіль, під капотом якого встановлений ДВС, не поїде, якщо його паливний бак буде порожнім. Але мало того, щоб паливо знаходилося в цьому резервуарі. Потрібно його ще доставити до циліндрів. Для цього створена паливна система мотора. Розглянемо, які у неї функції, чим відрізняється ТС бензинового агрегату від варіанту, з яким працює дизель. Також подивимося, які існують сучасні розробки, що підвищують ефективність подачі і змішування пального з повітрям.

Що таке паливна система двигуна

Паливною системою буде називатися обладнання, яке дозволяє двигуну працювати автономно за рахунок згорання сжимаемой в циліндрах повітряно-паливної суміші. Залежно від моделі автомобіля, типу мотора і інших чинників одна паливна система може сильно відрізнятися від іншого, але всі вони мають один принцип дії: подають пальне в відповідні вузли, змішують його з повітрям і забезпечують безперебійну подачу суміші в циліндри.

Сама по собі система подачі палива не забезпечує автономну роботу силового агрегату, незалежно від його типу. Вона обов'язково синхронізується з системою запалювання. Автомобіль може оснащуватися однією з декількох модифікацій, які забезпечують своєчасне займання ВТС. Детально про різновиди і принцип роботи СЗ в автомобілі розповідається в іншому огляді. Також система працює спільно з впускний системою ДВС, про яку докладно розповідається тут.

Правда, вищезгадана робота ТС стосується бензинових агрегатів. Дизельний двигун працює за іншим принципом. Якщо коротко, то в ньому немає системи запалювання. Солярка загоряється в циліндрі за рахунок розпеченого через високу компресії повітря. Коли поршень завершує такт стиснення, порція повітря в циліндрі сильно нагрівається. У цей момент здійснюється впорскування дизпалива, і ВТС загоряється.

Призначення паливної системи

Будь-мотор, що працює за рахунок спалювання ВТС, оснащується ТЗ, різні елементи якої забезпечують такі дії в авто:

1. Забезпечують зберігання пального в окремому резервуарі;
2. Здійснює забір палива з паливного бака;
3. Очищення середовища від сторонніх часток;
4. Подача пального на вузол, в якому воно змішується з повітрям;
5. Розпилення ВТС в працюючий циліндр;
6. Зворотний відведення палива при його надлишку.

ТС розробляється так, щоб горюча суміш подавалася в робочий циліндр в той момент, в який згоряння ВТС буде максимально ефективним, і з мотора буде зніматися максимальний ККД. Так як кожен режим двигуна вимагає різного моменту і інтенсивності подачі палива, інженерами розроблені такі системи, які підлаштовуються під обороти мотора і під його навантаження.

Пристрій паливної системи

Більшість систем подачі пального має схожий пристрій. В основному класична схема буде складатися з таких елементів:

• Паливний резервуар або бак. У ньому зберігається пальне. Сучасні автомобілі отримують не просто металеву ємність, до якої підходить магістраль. Він має досить складний пристрій з декількома компонентами, які забезпечують максимально ефективне збереження бензину чи дизпалива. У цю систему входить адсорбер, Фільтр, датчик рівня і в багатьох моделях авто насос.
• Паливна магістраль. Зазвичай це гнучкий гумовий шланг, який з'єднує паливний нагнітач з іншими вузлами системи. У багатьох машинах трубопровід частково гнучкий, а частково жорсткий (ця частина складається з металевих труб). М'яка трубка становить магістраль з низьким напором пального. У металевій частині магістралі бензин або солярка має великий тиск. Також автомобільний паливопровід можна умовно розділити на два контури. Перший відповідає за харчування мотора свіжою порцією пального, і називається подачею. По другому контуру (обратка) система буде зливати надлишок бензину / солярки назад в бензобак. Причому така конструкція може бути не тільки у сучасних ТЗ, але і у тих, які мають карбюраторний тип приготування ВТС.
• Бензонасос. Призначення цього пристрою в тому, щоб забезпечувати постійну перекачування робочого середовища з резервуара до розпилювачів або в камеру, в якій відбувається приготування ВТС. Залежно від того, який вид мотора встановлений в машині, цей механізм може мати електричний або механічний привід. Електронасос управляється електронним блоком управління, і є невід'ємною частиною системи упорскування ДВС (інжекторний мотор). Механічний насос використовується в старих автомобілях, в яких на моторі встановлено карбюратор. В основному бензиновий ДВС оснащується одним паливним насосом, але зустрічаються також модифікації інжекторних ТЗ з насосом, що підкачує (в варіантах, в схему яких входить паливна рампа). Дизельний мотор оснащується двома насосами один - ТНВД. Він створює високий тиск в магістралі (детально пристрій і принцип роботи пристрою розповідається окремо). Другий підкачує паливо, завдяки чому основним нагнітача легше працювати. Насоси, що створюють високий тиск в дизелях, працюють від плунжерній пари (про те, що це таке, розповідається тут).
• Паливний очищувач. Креслення більшості паливних систем буде налічувати мінімум два фільтри. Перший забезпечує грубу очистку, і встановлюється в бензобаку. Другий призначений для більш тонкого очищення палива. Ця деталь встановлюється перед входом в паливну рампу, паливний насос високого тиску або перед карбюратором. Ці елементи є витратними матеріалами і потребують періодичної заміни.
• У дизельних моторах також використовується апаратура, що забезпечує підігрів солярки, перш ніж вона потрапить в циліндр. Її наявність обумовлена ​​тим, що у дизпалива при низьких температурах в'язкість висока, і насосу стає складніше справлятися зі своїм завданням, а в деяких випадках він не здатний качати паливо в магістраль. Але для таких агрегатів також актуально наявність свічок накалу. Про те, чим вони відрізняються від свічок запалювання, і навіщо вони потрібні, читайте окремо.

Залежно від типу системи в її конструкцію може входити і інше обладнання, яке забезпечує більш тонку роботу подачі палива.

Як працює паливна система автомобіля?

Так як існує велика різноманітність ТЗ, у кожної з них свій режим роботи. Але ключові принципи не відрізняються. Коли водій повертає ключ у замку запалювання (якщо на ДВС встановлено інжектор), чутний слабкий гул, що доноситься з боку бензобака. Це спрацював бензонасос. Він створює тиск в трубопроводі. Якщо автомобіль карбюраторний, то в класичному виконанні бензонасос механічний, і поки агрегат не почне обертатися, нагнітач не працюватиме.

Коли стартер провертає диск маховика, все системи мотора примусово синхронно запускаються. У міру руху поршнів в циліндрах відкриваються впускні клапани ГБЦ. Через розрідження камера циліндра починає наповнюватися повітрям, що знаходиться у впускному колекторі. У цей момент відбувається вприскування бензину в проходить повітряний потік. Для цього використовується форсунка (про те, як влаштований і працює даний елемент, читайте тут).

Коли клапани газорозподільного механізму закриваються, в стислу повітряно-паливну суміш подається іскра. Цей розряд запалює ВТС, в процесі чого виділяється велика кількість енергії, яка штовхає поршень до нижньої мертвої точки. Ідентичні процеси проходять в сусідніх циліндрах, і мотор починає працювати автономно.

Такий схематичний принцип дії характерний для більшості сучасних автомобілів. Але в машині може використовуватися і інша модифікація паливних систем. Розглянемо, в чому їх відмінності.

Види систем уприскування

Всі системи упорскування можна умовно розділити на дві:

• Різновид для бензинових ДВС;
• Різновид для дизельних ДВС.

Але навіть в цих категоріях є кілька типів ТС, які будуть по-своєму впорскувати паливо в повітря, що йде в камери циліндрів. Ось ключові відмінності кожного типу ТС.

Паливні системи бензинових двигунів

В історії автомобілебудування бензинові мотори (як основні агрегати механічних транспортних засобів) з'явилися раніше дизелів. Так як для займання бензину в циліндрах потрібно повітря (без кисню жодна речовина не займеться), інженерами був розроблений механічний вузол, в якому під впливом природних фізичних процесів відбувається змішування бензину з повітрям. Від того, наскільки якісно буде виконано цей процес, залежить, чи повністю згорить паливо чи ні.

Спочатку для цього був створений особливий вузол, який розташовувався максимально близько до двигуна на впускному колекторі. Це карбюратор. Згодом стало зрозуміло, що характеристика даного обладнання безпосередньо залежить від геометричних особливостей впускного тракту і циліндрів, тому не завжди такі мотори могли забезпечити ідеальний баланс між витратою палива і високим ККД.

На початку 50-х років минулого століття з'явився інжекторний аналог, який забезпечував примусовий дозований впорскування палива в що проходить по колектору потік повітря. Розглянемо відмінності цих двох модифікацій систем.

Карбюраторних система подачі палива

Карбюраторний мотор легко відрізнити від інжекторного. Над головкою блоку циліндрів буде стояти плоска «каструля», яка є частиною впускної системи, і в ній розташований повітряний фільтр. Цей елемент встановлений безпосередньо на карбюраторі. Під карбюратором мається на увазі пристрій з декількома камерами. В одних знаходиться бензин, а інші - порожні, тобто вони виконують функцію повітряних каналів, по яких в колектор надходить свіжий потік повітря.

У карбюраторі встановлена ​​дросельна заслінка. По суті, це єдиний регулятор в такому двигуні, який визначає кількість що надходить в циліндри повітря. Цей елемент через гнучку трубку пов'язаний з розподільником запалювання (детально про трамблере читайте в іншій статті) Для корекції УОЗ за рахунок вакууму. У класичних автомобілях використовувалося один пристрій. На спорткарах могли встановлювати по одному карбюратора на циліндр (або один на два казанка), завдяки чому пристойно підвищувалася потужність ДВС.

Подача палива відбувається за рахунок всмоктування дрібних порцій бензину при проходженні потоку повітря повз паливних жиклерів (про їх будову і призначення розповідається тут). Бензин всмоктується в потік, а за рахунок тонкого отвори в жиклері порція розподіляється на дрібні частинки.

Далі цей потік ВТС надходить в той тракт впускного колектора, в якому утворилося розрідження за рахунок відкритого впускного клапана і рухається вниз поршня. Паливний насос в такій системі потрібен виключно для того, щоб закачувати бензин в відповідну порожнину карбюратора (паливна камера). Особливість такого компонування в тому, що бензонасос має жорстку зчеплення з механізмами силового агрегату (залежить від типу двигуна, але в багатьох моделях він приводиться в рух розподільчим валом).

Щоб паливна камера карбюратора воно не наповнюється, і бензин не потрапляв безконтрольно в суміжні порожнини, деякі пристрої оснащені зворотного магістраллю. Вона забезпечує злив надлишку бензину назад в бензобак.

Система впорскування палива (система уприскування палива)

В якості альтернативи класичному карбюратора був розроблений моновприск. Це система з примусовим розпиленням бензину (наявність форсунки дозволяє розділяти порцію палива на більш дрібні частинки). По суті, це той же карбюратор, тільки замість колишнього пристрою у впускному колекторі встановлюється одна форсунка. Вона управляється вже мікропроцесором, який також керує електронною системою запалювання (про неї докладно читайте тут).

У такому виконанні паливний насос вже електричний, і він створює високий тиск, який може досягати декількох бар (ця характеристика залежить від пристрою упорскування). Така ТС за допомогою електроніки може змінювати кількість що надходить в потік свіжого повітря потоку (міняти склад ВТС - робити її збідненого або збагаченої), завдяки чому всі інжектори значно економічніше карбюраторних моторів з ідентичним об'ємом.

Згодом інжектор еволюціонував в інші модифікації, які не тільки підвищують ефективність розпилення бензину, а й здатні підлаштовуватися під різні режими роботи агрегату. Детально про різновиди інжекторних систем розповідається в окремій статті. Ось основні ТЗ з примусовим розпиленням бензину:

1. Моновприск. Її особливості ми вже коротко розглянули.
2. Розподілене уприскування. Якщо коротко, то його відміну від попередньої модифікації в тому, що для розпилення використовується не одна, а вже кілька форсунок. Вони встановлюються вже в окремих патрубках впускного колектора. Їх розташування залежить від типу двигуна. В сучасних силових установках розпилювачі встановлюються максимально близько до відкривається впускним клапанів. Індивідуальний розпилюючи елемент дозволяє мінімізувати втрати бензину в процесі роботи впускної системи. У конструкції таких різновидів ТС є паливна шина (довгастий невеликий бачок, що виконує функцію резервуара, в якому бензин знаходиться під тиском). Цей модуль дозволяє системі рівномірно розподіляти паливо по форсунках без вібрацій. У просунутих моторах використовується більш складний акумуляторний тип ТЗ. Це паливна рампа, на якій обов'язково є клапан, який контролює тиск в системі, щоб її не розірвало (ТНВД здатний створити критичний для трубопроводів натиск, так як плунжерні пара працює від жорсткої прив'язки до силового агрегату). Про те, як він працює, читайте окремо. Мотори з розподіленим уприскуванням мають маркування MPI (детально багатоточкове уприскування описується тут)
3. Безпосередній впорскування. Такий різновид відноситься до систем многоточечного розпилення бензину. Її особливість в тому, що форсунки розташовуються не у впускному колекторі, а безпосередньо в голівці блоку циліндрів. Така компоновка дозволяє автовиробникам оснащувати ДВС системою, що відключає кілька циліндрів в залежності від навантаження на агрегат. Завдяки цьому навіть дуже об'ємний мотор може демонструвати пристойну економічність, звичайно, якщо водій правильно задіє дану систему.

Суть роботи інжекторних моторів залишається незмінною. За допомогою насоса здійснюється забір бензину з бака. Цей же механізм або ТНВД створює необхідний для ефективного розпилювання натиск. Залежно від конструкції впускної системи в потрібний момент здійснюється подача невеликої порції палива, розпорошеної через форсунку (утворюється паливний туман, завдяки чому ВТС згорає набагато ефективніше).

Більшість сучасних ТЗ оснащені рампою і регулятором тиску. У такому виконанні знижуються коливання в подачі бензину, і він розподіляється по форсунках рівномірно. Робота всієї системи контролюється електронним блоком управління відповідно до прошитими в мікропроцесорі алгоритмами.

Паливні системи дизельних двигунів

Паливні системи дизельних моторів мають виключно безпосереднє уприскування. Причина криється в принципі займання ВТС. У такій модифікації моторів немає системи запалювання як такої. Конструкція агрегату мається на увазі стиснення повітря в циліндрі до такої міри, що він розжарюється до декількох сотень градусів. Коли поршень дійде до верхньої мертвої точки, паливна система розпорошує в циліндр солярку. Під дією високої температури суміш повітря і дизпалива загоряється, виділяючи потрібну для руху поршня енергію.

Ще одна особливість дизелів в тому, що в порівнянні з бензиновими аналогами їх компресія набагато вище, тому і паливна система повинна створювати гранично високий тиск солярки в рампі. Для цього використовується виключно паливний насос високого тиску, який працює на основі плунжерній пари. Несправність цього елемента не дасть мотору можливість працювати.

Конструкція даної ТС буде включати два паливних насоса. Один просто підкачує солярку до основного, а основний створює потрібний натиск. Найефективніше пристрій і дію має паливна система типу Common Rail. Про неї докладно розповідається в іншій статті.

Ось невелике відео про те, що це за система:

Вивчаємо Common Rail. Дизельні форсунки.

Як видно, сучасні автомобілі оснащуються якіснішими і ефективними паливними системами. Однак у даних розробок є істотний недолік. Хоча вони працюють досить надійно, при поломки їх ремонт набагато дорожче обслуговування карбюраторних аналогів.

Можливості сучасних паливних систем

Незважаючи на складності з ремонтом і дорожнечею окремих компонентів сучасних паливних систем, автовиробники змушені впроваджувати ці розробки в свої моделі за кількома причин.

1. По-перше, дані ТЗ здатні забезпечувати пристойну економію палива в порівнянні з карбюраторними ДВС ідентичного обсягу. При цьому не жертвують потужністю мотора, а в більшості моделей навпаки спостерігається зростання потужних характеристик в порівнянні з менш продуктивними модифікаціями, але з такими ж обсягами.
2. По-друге, сучасні паливні системи дозволяють підлаштувати витрата палива під навантаження на силовий агрегат.
3. По-третє, завдяки зниженню кількості палива, що спалюється автомобіль з більшою ймовірністю буде відповідати високим екологічним стандартам.
4. По-четверте, використання електроніки дозволяє не просто подавати команди на виконавчі механізми, а управляти цілими процесами, що відбуваються всередині силового агрегату. Механічні пристрої теж досить ефективні, адже карбюраторні машини досі не вийшли з ужитку, але вони не здатні міняти режими подачі палива.

Отже, як ми побачили, сучасні ТС дозволяють не просто машині їхати, але і задіяти весь потенціал кожної краплі палива, доставляючи водієві задоволення від динамічної роботи силового агрегату.

На завершення - невелике відео про роботу різних паливних систем:

Які бувають види вприскування в бензиновому і дизельному двигуні, чим відрізняються і який уприскування краще

Питання та відповіді:

Як влаштовано паливну систему? Паливний резервуар (бензобак), паливний насос, паливна магістраль (низького або високого тиску), розпилювачі (форсунки, а в старих моделях карбюратор).

Що таке паливна система у автомобілі? Це система, яка забезпечує зберігання запасу палива, його очищення та перекачування з бензобака до двигуна для змішування з повітрям.

Які бувають паливні системи? Карбюраторна, моновпорскування (одна форсунка за принципом карбюратора), розподілений упорскування (інжектор). До розподіленого упорскування відноситься і безпосереднє упорскування.