Устройство и принцип работы топливной системы

Устройство топливной системы двигателя и её назначение

Топливная система автомобиля — это система питания двигателя топливом. Главная функция топливной системы заключается в питании двигателя топливом. Кроме того, топливная система отвечает за хранение и очистку топлива.

Рассмотрим устройство топливной системы двигателя. Элементами топливной системы автомобиля являются бак, топливоприводы, насос, устройства смесеобразования, инжекторы, фильтры. 

• Бак. В нём хранится бензин либо дизель. Для забора топлива бак оснащается насосом. 
• Насос. Устройство, непосредственно осуществляющее подачу топлива к карбюратору или форсункам (в зависимости от того, какой тип двигателя на авто установлен — карбюраторный или со впрыском топлива).
• Топливопроводы. Шланги, трубки, при помощи которых топливный насос высокого давления присоединяется к форсункам. Непосредственно участвуют в транспортировке топлива в устройство образования смеси. Топливопроводы играют две функции: и подводят топливо в бак, и, напротив, отводят излишки топлива. В связи с этим топливопроводы бывают подающими и сливными.
• Устройства смесеобразования (инжектор, карбюратор или моновпрыск). В этих устройствах топливо соединяется с воздухом, в результате образуется эмульсия (в таком виде топливо и поступает в цилиндры двигателя).
• Датчики уровня топлива. Служат для определения уровня топлива в баке. Работают в «паре» с указателем уровня топливной смеси на приборной панели. Датчики бывают контактными и бесконтактыми. При работе с традиционным топливом (бензин, дизель) достаточно контактных датчиков. Бесконтактные датчики рекомендованы для агрессивных сред (если в качестве топлива используется биодизель, метанол, этанол).
• Инжекторные устройства. Электроника для координации и контроля работы форсунок, датчиков, клапанов осечки.
• Фильтры. Добавочные фильтры для грубой и тонкой очистки. В большинстве случаев (за исключением двигателей с прямым впрыском топлива) фильтры встроены в редукционный клапан (отвечает за регулировку рабочего давления в системе).
• Подогреватели топлива. Актуальны для дизелей. Необходимость установки подогревателей в этом случае обусловлена свойства самого дизельного топлива. При понижении температуры у него увеличивается уровень вязкости, что неблагоприятно сказывается на функционировании устройства.

Как работает топливная система автомобиля?

Как известно, бензин, дизель сгорает внутри камеры цилиндра двигателя. Топливная система предназначена для своевременного введения точно отмеренного количества топлива в цилиндр двигателя.

Если мы рассматриваем  устройство топливной системы бензинового двигателя, то происходит один из следующих процессов:

1. ТС добавляет отмеренную порцию топлива в воздух, поступающий в цилиндр двигателя.
2. ТС вводит отмеренную порцию топлива в воздух, находящийся в цилиндре.

Если используется не бензин, а дизель, то его отмеренная порция поступает непосредственно в камеру сгорания цилиндра двигателя, выполненную в поршне дизельного двигателя. 

Дозирование может осуществляться посредством ТНВД (топливного насоса высокого давления) или инжектора – управляемой форсунки. Второй вариант характерен, например, для решения Common Rail – разработки компании Bosch. В этом случае мы имеем дело с контуром высокого давления. С ним успешно удаётся оптимизировать расход топлива (добиться снижения расхода), а также минимизировать уровень токсичности отработавших газов. Кроме того, расширяется диапазон регулирования давления и момента начала впрыска. Это возможно за счет разделения процессов впрыска и создания давления.

При введении топлива в поступающий цилиндр бензинового двигателя воздух позволяет подготовить топливовоздушную смесь необходимого состава, которая способна воспламениться от электрического искрового разряда. Он, в свою очередь, создаётся катушкой зажигания на электродах свечи зажигания. 

В случае, когда впрыск бензина производится непосредственно в цилиндр двигателя, то смесеобразование происходит непосредственно внутри цилиндра двигателя. При этом важно отметить, что в бензиновых двигателях с непосредственным впрыскиванием топлива воспламенение топливовоздушной смеси осуществляется свечами зажигания, оснащенными не менее чем двумя большими электродами.

В нужный момент на них возникает электрический разряд. От него происходит воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. 

Конструкционная особенность. Производители, при ввинчивании свеч зажигания в головку блока учитывают их расположение в камере сгорания. Это помогает усилить распространение пламени в цилиндре двигателя. 

Возможности современных топливных систем

Устройство топливной системы позволяет корректировать процентное соотношение топлива к воздуху. При этом есть возможности учитывать целый ряд параметров:

• нагрузку, 
• температурные показатели (самого двигателя, воздуха вокруг),
• особенности протекания процесса воспламенения и сгорания топлива в цилиндре.

Устройство управления топливной смесью наделена «обратной связью», то есть речь идёт не просто о системе, подающей команды на топливоприводы (исполнительные), но и системе, которая берёт под контроль эффективность ряда процессов, происходящих в ДВС.

Виды топливных систем

ТС бывают бензиновыми и дизельными. При этом каждая из них имеет множество вариаций. Всё зависит от того, как происходит впрыск топлива.

Бензиновые системы впрыска топлива:

• Карбюраторные. Топливо втягивается в поток воздуха, который проходит через карбюратор, за счет разрежения, возникающего в сужении воздушного канала. Механический или электрический топливный насос забирает топливо из бака, и подает его в карбюратор.
• Наддроссельного впрыска. Топливный узел привинчивается к впускному коллектору. Топливо посредством электронного модуля подаётся через топливную форсунку в поток воздуха, направляемый во все цилиндры двигателя.
• Распределительного (многоточечного или коллекторного) впрыска. Одни из наиболее передовых. Основана на впрыске топлива в каждый цилиндр отдельной форсункой. Может управляться как механически, так и с помощью электроники.
• Дискретного впрыска. Устройство топливной системы функционирует по импульсному циклу. В работе учитываются полученные датчиками показания массового расхода воздуха.
• Непосредственного впрыска. Инжекторная подача. Впрыск производится сразу в камеру внутреннего сгорания, а не во впускной коллектор. Такое решения позволяет оптимизировать уровень топливной эффективности, но устройство топливной системы, ориентированной на непосредственный впрыск, очень требовательно к качеству топлива.

А вот дизельные ТС принято квалифицировать следующим образом:

• Системы с ТНВД (рядными и распределительного типа);
• Системы с насос-форсунками;

Аккумуляторные системы. Топливный насос высокого давления у таких систем подает топливо в общую топливо-распределительную рампу.

Специфике устройств бензиновой и дизельной системы будет посвящены наши следующие статьи. В том числе, будут рассмотрены конкретные примеры решений корпорации Bosch.

Подробно разобраться в работе систем авто поможет модульное обучение посредством электронных интерактивных программ на платформе ELECTUDE. В том числе, в платформу встроен тренажёр. Поэтому работа систем рассматривается не на "пальцах", а на практике. Симуляционное обучение позволяет не просто разобраться в работе, а подготовиться к конкретным сервисным операциям.