Как работает топливная система автомобиля
Назначение топливной системы
В целом, топливная система состоит из следующих элементов:
Топливный бак, или бензобак, представляет собой металлическую или пластиковую емкость, которая обычно находится под багажником, хотя в некоторых машинах для него нашли довольно интересные места. Если вы не можете найти бензобак, его местоположение лучше выяснить в инструкции либо у механика.
Внутри бензобака находится маленький поплавок, который плавает на поверхности топлива, посылая сигналы датчику уровня топлива на панели приборов, благодаря чему можно узнать, когда нужна очередная заправка. Невзирая на то что некоторые машины работают на дизельном топливе, сейчас в большинстве случаев используется бензин, поэтому под словом «топливо» мы будем подразумевать именно его, хотя это и не совсем корректно.
Топливный фильтр делает именно то, о чем говорит его название, — фильтрует топливо, то есть очищает его. На своем пути по бензопроводу к инжекторам или карбюратору топливо проходит через топливный фильтр. Маленькая сетка внутри фильтра задерживает грязь и ржавчину, которая может присутствовать в бензине. На некоторых машинах установлены дополнительные фильтры между баком и насосом. Важно менять фильтры, следуя заводскому графику обслуживания.
Воздухоочиститель очищает воздух перед его смешиванием с бензином. В карбюраторных двигателях воздухоочиститель обычно большой и круглый с торчащей сбоку трубкой для облегчения забора свежего воздуха. На инжекторных двигателях может быть установлен круглый воздухоочиститель, а может быть и прямоугольный.
Чтобы найти прямоугольный воздухоочиститель, следуйте за большим раструбом воздухозаборника, отведенного как можно дальше от двигателя.
Внутри воздухоочистителя находится воздушный фильтр, который задерживает грязь и частицы пыли из забираемого воздуха. Если вы часто ездите по пыльной или песчаной местности, нужно периодически проверять воздушный фильтр и менять его по мере загрязнения (чаще чем того требует инструкция по эксплуатации).
Работа топливной системы автомобиля
Все рассмотренные элементы работают в следующей последовательности. в момент запуска двигателя, а на некоторых машинах в момент открытия водительской двери, начинает работать топливный насос, создавая необходимое рабочее давление в топливной системе, необходимое для подачи топлива к двигателю.
В момент прохождения топливного фильтра или системы фильтров, по пути к двигателю, топливо очищается от различных механических примесей. Воздух, поступает к камере сгорания или карбюратору через воздушный фильтр, где так же очищается.
В зависимости от конструкции двигателя топливо-воздушная смесь может готовиться как непосредственно внутри камеры сгорания цилиндра двигателя, так и до попадания в цилиндр, например, в карбюраторе. Возможен так же комбинированный способ приготовления топливо-воздушной смеси.
После того, как топливо-воздушная смесь готова и поступила в камеру сгорания, происходит ее воспламенение. Для продолжения работы двигателя требуется постоянная подача все новых порций топлива, за что и отвечает топливная система.
От бака до форсунок: как обслуживать топливную систему
Неисправность топливной системы — серьезный дефект, при возникновении которого эксплуатация автомобиля становится невозможной. Поэтому пристально следить за всеми частями топливной системы стоит с первого дня окончания официальной гарантии на машину. Чтобы избавить себя от проблем и дорогостоящего ремонта, лучше периодически проверять топливный насос, фильтр и систему впрыска.
Любая топливная система состоит из бака, системы топливопроводов, насоса, фильтра, а также устройства формирования топливно-воздушной смеси или системы впрыска топлива в цилиндры. Также в топливную систему современных автомобилей входит блок управления, который регулирует подачу бензина или дизеля, а также режимы работы двигателя на основе показаний датчиков разных узлов системы.
Бак — это резервуар для хранения топлива. Насос подает топливо из бака к двигателю под высоким давлением. Топливных фильтров обычно два — тонкой и грубой очистки. Они обеспечивают очистку топлива от мелкой грязи и посторонних твердых частиц. Горючую смесь топлива с воздухом формирует система впрыска с топливной рампой и форсунками, либо — на старых машинах — механический карбюратор.
Именно здесь работает дроссель — заслонка, регулирующая количество подаваемого воздуха. На карбюраторных машинах дроссель напрямую связан с педалью газа, на современных управляется электроникой. Форсунки впрыскивают готовую смесь непосредственно в цилиндры двигателя.
Самая распространенная проблема топливной системы — резкое увеличение расхода топлива. Как правило, это сопровождается и другими симптомами: потерей тяги, плохим пуском, вибрациями и неустойчивой работой двигателя на холостых.
Насторожиться также стоит, если бортовой компьютер выдает соответствующие коды ошибок, а датчик уровня топлива дает неверные показания. Еще одна причина поехать на диагностику топливной системы в сервис — запах топлива при работе двигателя. При визуальном осмотре шлангов, трубопроводов и мест их соединения должны насторожить следы протекания и влага. При замене свечей зажигания косвенным признаком проблем является ненормальный налет на электродах.
Одна из причин дефектов топливной системы — использование горючего низкого качества. Проблемы может доставить попадание в бак воды и грязи. Поэтому нужно выбирать только проверенные автозаправки с качественным бензином или соляркой. Из механических причин неисправностей можно выделить засорение элементов системы питания: фильтров, трубопроводов, впрыскивающих форсунок, топливного насоса и карбюратора. Еще один частый диагноз — поломка или снижение производительности насоса.
Нельзя также исключить износ узлов и деталей либо их механические повреждения в результате аварий или других неполадок. К сбоям работы топливной системы приводит и электрика — например, поломки соответствующих датчиков. Чтобы определить точную причину неисправности, необходима тщательная диагностика, произвести которую можно только на станции технического обслуживания.
В холодное время года больше всего проблем испытывают владельцы дизельных автомобилей. Дизельное топливо, в котором нет разжижающих зимних присадок, банально замерзает, превращаясь в густую массу, которую топливный насос не в состоянии прокачать по трубкам. Пуск двигателя становится невозможным, либо он работает с перебоями. Самостоятельно прочистить систему почти невозможно — приходится транспортировать автомобиль в теплый гараж, отогревать систему и полностью сливать летнюю солярку.
Еще одна зимняя проблема касается новейших автомобилей с нормами токсичности Евро-6 и системой впрыска мочевины AdBlue. При температурах ниже минус пятнадцати градусов AdBlue замерзает и не помогает нейтрализовывать выхлоп, отчего заявленные показатели токсичности не выполняются. Однако это не мешает пуску двигателя и, как правило, не приводит к последующему ремонту.
Кроме постоянной и рекомендованной каждым автопроизводителем диагностики топливной системы во время периодического ТО, обязательной является регулярная замена топливных фильтров. Диагностику их состояния обычно проводят при замене моторного масла. Однако часто бывает так, что замена фильтров может потребоваться и раньше. Своевременно заметить проблемы можно при регулярном осмотре системы не реже одного раза в год, особенно если речь идет о машинах старше трех лет.
Не стоит также пренебрегать услугой промывки и очистки топливной системы, которая доступна почти в каждом сервисе. Даже при небольших пробегах в топливной системе могут появляться отложения и грязь, которые попадают в бак вместе с некачественным горючим и в итоге приводят к нарушению подачи топлива и увеличению расхода. Вовремя заметить механические повреждения поможет регулярный осмотр узлов и агрегатов.
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.
Топливная система инжекторного мотора
Устройство топливной системы бензинового впрыскового двигателя представлено следующими основными элементами:
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:
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.
» alt=»»>
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.
Устройство и принцип работы топливной системы
Рассмотрим устройство, назначение и принцип работы топливной системы (ТС) автомобиля. Остановимся на конструкционных особенностях различных видов ТС.
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.
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.
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
Виды топливных систем
Бензиновые системы впрыска топлива:
А вот дизельные ТС принято квалифицировать следующим образом:
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.
Подробно о системе питания двигателя
Система питания автомобиля используется для подготовки топливной смеси. Она состоит из двух элементов: топлива и воздуха. Система питания двигателя выполняет сразу несколько задач: очищение элементов смеси, получение смеси и ее подача к элементам двигателя. В зависимости от используемой системы питания автомобиля различается состав горючей смеси.
Типы систем питания
Различают следующие виды систем питания двигателя, отличающиеся местом образования смеси:
Топливная система автомобиля при образовании смеси за пределами цилиндра разделяется на:
Назначение и состав топливной смеси
Для бесперебойной работы двигателя автомобиля необходима определенная топливная смесь. Она состоит из воздуха и топлива, смешанных по определенной пропорции. Каждая из этих смесей характеризуется количеством воздуха, приходящегося на единицу топлива (бензина).
Для обогащенной смеси характерно наличие 13-15 частей воздуха, приходящихся на часть топлива. Такая смесь подается при средних нагрузках.
Богатая смесь содержит менее 13 частей воздуха. Применяется при больших нагрузках. Наблюдается увеличенный расход бензина.
У нормальной смеси характерно наличие 15 частей воздуха на часть топлива.
Обедненная смесь содержит 15-17 частей воздуха и применяется при средних нагрузках. Обеспечивается экономный расход топлива. Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха.
Общее устройство системы питания
В системе питания двигателя имеются следующие основные части:
Карбюраторная система подачи топлива
Эта система отличительна тем, что смесеобразование происходит в специальном устройстве – карбюраторе. Из него смесь попадает в нужной концентрации в двигатель. Устройство системы питания двигателя содержит такие элементы: бак для топлива, очищающие фильтры для топлива, насос, фильтр для воздуха, два трубопровода: впускной и выпускной, карбюратор.
Схема системы питания двигателя реализуется так. В баке находится топливо, которое будет использоваться для подачи в двигатель внутреннего сгорания. Оно попадает в карбюратор через топливопровод. Процесс подачи может быть реализован с помощью насоса или естественным способом с помощью самотека.
Чтобы топливная подача осуществлялась в камеру карбюратора самотеком, то его (карбюратор) необходимо размещать ниже топливного бака. Такую схему не всегда можно реализовать в автомобиле. А вот использование насоса дает возможность не зависеть от положения бака относительно карбюратора.
Топливный фильтр очищает топливо. Благодаря ему из топлива удаляются механические частички и вода. Воздух попадает в камеру карбюратора через специальный фильтр для воздуха, очищающий его от частиц пыли. В камере происходит смешение двух очищенных составляющих смеси. Попадая в карбюратор, топливо поступает в поплавковую камеру. А после направляется в камеру смесеобразования, где соединяется с воздухом. Через дроссельную заслонку смесь поступает во впускной коллектор. Отсюда она направляется к цилиндрам.
После отработки смеси газы из цилиндров удаляются с помощью выпускного коллектора. Далее из коллектора они направляются в глушитель, который подавляет их шум. Из него они поступают в атмосферу.
Подробно об инжекторной системе
В конце прошлого столетия карбюраторные системы питания стали интенсивно заменяться новыми системами, работающими на инжекторах. И не просто так. Такое устройство системы питания двигателя обладало рядом преимуществ: меньшая зависимость от свойств окружающей среды, экономная и надежная работа, выхлопы менее токсичны. Но у них есть недостаток – это высокая чувствительность к качеству бензина. Если этого не соблюдать, то могут возникнуть неполадки в работе некоторых элементов системы.
«Инжектор» переводится с английского, как форсунка. Одноточечная (моновпрысковая) схема системы питания двигателя выглядит так: топливо подается на форсунку. Электронный блок подает на нее сигналы, и форсунка открывается в нужный момент. Топливо направляется в камеру смесеобразования. Далее все происходит как в карбюраторной системе: образуется смесь. Затем она проходит впускной клапан и попадает в цилиндры двигателя.
Устройство системы питания двигателя, организованное с помощью инжекторов, следующее. Эта система характеризуется наличием нескольких форсунок. Данные устройства получают сигналы от специального электронного блока и открываются. Все эти форсунки соединены друг с другом с помощью топливопровода. В нем всегда имеется в наличии топливо. Лишнее топливо удаляется по обратному топливопроводу назад в бак.
Электронасос подает топливо в рампу, где образуется избыточное давление. Блок управления направляет сигнал на форсунки, и, они открываются. Топливо впрыскивается во впускной коллектор. Воздух, проходя дроссельный узел, попадает туда же. Полученная смесь поступает в двигатель. Количество необходимой смеси регулируется с помощью открытия дроссельной заслонки. Как только такт впрыска заканчивается, форсунки снова закрываются, прекращается подача топлива.
Электронный блок является своеобразным «мозговым» элементом системы. Этот сложный механизм обрабатывает поступающие на него сигналы от различных датчиков. Так происходит управление всеми устройствами топливной системы. Такая схема системы питания двигателя дает возможность водителю во время узнать о сбоях в работе, так как блок управления сигнализирует о них с помощью специальной лампы и кодов ошибки. Данные коды позволяют специалистам быстро выявить неполадки. Для этого им достаточно подключить внешнее диагностическое устройство, которое сможет распознать возникшие проблемы и назвать их.