Запчасти для топливной системы

С каждым годом ужесточаются требования к показателям экологической безопасности для силовых установок, которые позволяют функционировать современной технике, предназначенной для проведения дорожных, землеройных, строительных работ.

Начало активного использования сжатого/сжиженного природного газа, различных вариантов нейтрализаторов, а также высокоэффективных систем подачи горючих жидкостей привело к улучшению показателей экологичности и реальному прогрессу в этом направлении.

Существует несколько причин неприемлемого показателя токсичность применяемого дизтоплива. К основным, безусловно, относится фактор неполного сгорания горючего, следствием чего является:

• Образование несгоревших углеродов групп CnHm (олефины, ароматические углероды, парафины) и CO (углеродный оксид).
• Высокая концентрация сажи и азотных оксидов.

Современные нормы экологической безопасности требуют снижения канцерогенных веществ в составе выходящих наружу газов. Добиться поставленной задачи позволило активное внедрение систем непосредственного впрыска горючего в двигатели, работающие на дизтопливе.

Простейшая система, отвечающая за непосредственный впрыск дизтоплива, состоит из следующих компонентов:

• Насос высокого давления, предназначенный для подачи горючего или ТНВД.
• Форсунки, каждая из которых имеет от трех до пяти отверстий для распыления топливной жидкости. Данные элементы размещаются в центре камеры сгорания горючего, фиксируются в специальном, профилированном углублении. Подобная конструкция позволяет достичь приемлемого уровня распыления дизтоплива, своевременное возгорание и хорошую сгораемость.

Более сложная система подобного типа основана на применении отдельных насос-форсунок. Фактически каждый из этих элементов представляет собой отдельный ТНВД, способный с помощью электронного управления впрыскивать в камеру сгорания дизтоплива под очень высоким давлением (от 160 до 180 МПа). Подобный вариант функционирует следующим образом:

• Топливные насос-форсунки монтируются на головках цилиндров силового агрегата. Каждый их этих элементов снабжен электромагнитным клапаном интегрального типа.
• Изначально дизтопливо подается к каждому блоку при низком уровне давления, что позволяет реально снизить сложность эксплуатации подобной конструкции.
• Плунжерный насос каждой форсунки поднимает давление до требуемого уровня, после чего происходит контролируемый электроникой впрыск за счет открытия электромагнитного клапана на определенный промежуток времени, также управляемый бортовым компьютером.

Еще одним способом повысить экологические показатели дизельного силового агрегата является перенаправление выхлопных газов обратно в систему. Это позволяет снизить уровень кислорода в каждом свежем заряде, параллельно повышая показатели его теплоемкости. Количество возможных повторений подобной рециркуляции строго ограничено, так как подобный процесс, снижая образование азотных оксидов, одновременно концентрацию оксидов углерода и сажи, к чему приводит уменьшенное кислородное насыщение горючей смеси.

Более совершенным вариантом подачи дизтоплива в камеру сгорания мотора является система, известная как Common Rail. Главной особенностью именно этого варианта считается присутствие в системе специального аккумуляторного резервуара, который и отвечает за функционирование форсунок, распределительного трубопровода и линии подачи дизтоплива. Максимальная точность процесса впрыска и сгорания обеспечивается разделением работы двух важнейших узлов системы - ТНВД и электромагнитного клапана, каждый из которых управляется специальной программой из электронного блока ECU. Подобный принцип позволил реально снизить уровень шума при работе дизельного силового агрегата, а также процент концентрации вредных веществ в составе выхлопных газов. Сегодня подобная система позволяет реально добиваться принятых стандартов Евро-3 и Евро-4. Популяризации системы Common Rail в конструкциях дизельной самоходной техники, предназначенной для выполнения различных строительных задач, способствовал тот факт, что данный вариант, для своей полноценной эксплуатации, не требует серьезных модификаций: достаточно поменять стандартны вариант ТНВД на насос высокого давления и выполнить монтаж специальной форсунке в том месте, где до этого стояли традиционные насос-форсунки.

В последнее время активно внедряется продвинутая система, предназначенная для подачи дизтоплива, получившая название HEUI (Hydraulically actuated Electronic Unit Injection). Основана она на электронно-гидравлическом принципе подачи горючего и была разработана известной компанией Caterpillar.

Разница между вариантом, предложенным Common Rail и тем, который разработали Caterpillar заключается в наличии специального гидравлического привода, который оказывает воздействие на насос-форсунку вместо традиционного кулачкового вала. Для обеспечения функциональности гидравлики используется масло, подаваемое в систему через отдельный трубопровод под давлением в 25 МПа. Подаваемая жидкость оказывает воздействие на масляной плунжер, который начинает перемещать топливный элемент аналогичного типа. Второй плунжер имеет меньший диаметр, что позволяет легко достигнуть высоких показателей давления топлива во время впрыска (более 160-ти МПа). В итоге, происходит более качественное распыление и смешивание топливной жидкости с воздушной массой. В данной варианте системы подачи дизтоплива также было изменено место расположения электромагнитного клапана, который в этом случае устанавливается не в топливном, а в масляном канале. Это позволило снизить нагрузку на данный, очень важный элемент всей конструкции, а значит, реально повысить его эффективность. Для получения нужного давления масла в системе, используется еще один насос, расположенный в смазочном узле силового агрегата - он также обеспечивает своевременную подачу дизтоплива под определенным давлениям непосредственно к насос-форсункам.

Контроль за всеми рабочими процессами обеспечивают многочисленные датчики, передающие информацию непосредственно в центральный блок управления (ЕСМ). Основными функциями БЭУ являются:

• Контроль работы электромагнитного клапана.
• Четкое функционирование насос-форсунков.
• Обеспечение правильно дозировки дизтоплива.
• Контролирование оптимальных температурных режимов и наличие смазочных материалов в нужных узлах.
• Выполнение контроля за частотой вращения коленвала.
• Отслеживание температуры подаваемого в систему воздуха, положение педали акселератора, давление, состояние охлаждающей жидкости и многое другое.

При работе электронного блока используется специально подготовленная программа, которая и настраивает всю систему в автоматическом режиме. Подобная система осуществляет двухэтапный впрыск дизтоплива: изначально подается небольшая толика горючего, которая способствует более эффективному сгоранию основной части смеси, подаваемой чуть позже.

Дизельные двигатели, оснащенные системой HEUI, полностью отвечают стандартам Евро-3 и Евро-4, а также характеризуются отсутствием дыма белого цвета при выхлопе. Достигается это все за счет нахождения оптимального объема топливной смеси в нужный момент времени и при эффективных показателях давления в камере сгорания - все дело в том, что данный вариант подачи дизтоплива совершенно не зависит от частоты вращения коленвала, а значит, не требует ожидания совпадения нужных параметров.

Одним из способов снижения концентрации углеводородов в выходящих газах является применение специальных нейтрализаторов, которые соединяются с сажей и сгорают в кислородной среде, образуемой в момент выхлопа. Удалению твердых частиц способствует установка специальных фильтрующих систем, которые позволяют удержать от 70-ти до 95-ти подобных элементов. Естественно, все зависит от конструкции фильтров:

• Системы с "шерстью из металла".
• Фильтры спирального типа с наполнителем из керамики и так далее.

Снижению уровня вредности выхлопных газов также способствует установка специальных каталитических фильтрационных систем - так называемых преобразователей топлива (КФПТ). Суть этого метода заключается в предварительной очистке дизтоплива и его активации непосредственно перед попаданием горючего в камеру сгорания, что способствует более эффективному сжиганию. Горючее изначально попадает в каталитический фильтр, где на него оказывается физическое воздействие, приводящее к гомогенизации жидкости и насыщению всего подготавливаемого объема активными молекулами. Это позволяет реально снизить растраты энергии на окисление молекул, тем самым, передав ее непосредственно на процедуру сжигания дизтоплива. Проведенные исследования показали, что применение КФПТ снижает содержание серы и СО в выхлопных газах примерно на пятьдесят процентов, концентрация NOx уменьшается на 5-7%.

Хорошим способом повысить экологическую безопасность техники является переход на работу за счет использования сжиженного/сжатого природного газа. Подобный вид топлива храниться в специальных баллонах при давлении 160-200 бар и внутренней температуре -160 градусов по Цельсию. Важно отметить, что абсолютно любая техника, изначально предназначенная для работы на дизтопливе, может быть переделано под эксплуатацию на природном газе. Естественно, подобную модификацию должны осуществлять только специалисты. Одним из преимуществ перехода на природный газ является тот факт, что данный вид топлива максимально хорошо смешивается с воздухом - это позволяет реально снизить выброс вредных веществ:

• Общие показатели экологической безопасности двигателя, работающего на природном газе в 3-5 раз лучше, нежели у аналогичного мотора, использующего дизтопливо.
• Показатели "дымности" снижаются до 8-ми раз.
• Количество вредных веществ в выхлопе уменьшаются в 4-5 раз.
• Концентрация СО - уменьшается в 1,5 - 3,5 раза, NOx - снижается в 1,2-1,5 раза.