Устройство автомобилей

Приборы системы питания дизеля

Устройства и приборы низкого давления

Топливные баки

Устройство топливных баков дизельных двигателей аналогично устройству баков системы питания бензиновых двигателей. Обычно емкость топливных баков автомобилей рассчитывают из условия запаса пробега по топливу, которая должна составлять 400…600 км.
Поскольку дизельные двигатели тяжелых грузовиков потребляют большое количество топлива, иногда на автомобиль устанавливают не один, а два бака, которые крепятся к раме автомобиля на специальных кронштейнах при помощи ленточных хомутов. Обычно несколькими топливными баками оснащаются автомобили, предназначенные для дальних перевозок. Очевидно, что слишком большому топливному баку сложнее придать требуемую жесткость, чем двум небольшим, имеющим такой же суммарный объем.

Баки изготавливают при помощи сварки из двух штампованных половин или из трубообразной средней части с приваренными торцами. В верхней части предусмотрена заливная горловина, а в нижней – пробка для слива отстоя или топлива. Горловина может иметь сетчатый фильтр и закрывается крышкой, имеющей «дыхательные» клапаны. Внутри бака размещают перегородки («волнорезы»), препятствующие интенсивным подвижкам топлива при движении автомобиля, а также способствующие увеличению жесткости бака. В баке размещается датчик указателя уровня топлива, корпус которого размещен сверху на баке, здесь же подсоединяется система трубопроводов подачи и слива топлива.

Топливные баки автомобилей, перевозящих опасные грузы (легковоспламеняющиеся жидкости, горючие вещества и т. п.), должны быть защищены от случайных ударов специальными ограждениями, выполняемыми в соответствии с установленными требованиями.

Особенностью топливных баков грузовых автомобилей марки «МАЗ» является то, что в них устанавливаются фильтры грубой очистки топлива.

При необходимости ремонта топливного бака с помощью сварочных работ или применения открытого пламени, из него сливают остатки топлива, тщательно промывают и обрабатывают горячим паром на специализированных участках.

Система очистки топлива

Система питания дизельного двигателя, как, впрочем, любая система питания, использующая впрыск топлива (например, инжекторная), а не карбюрацию, содержит прецизионные узлы и детали, выполненные с высокой степенью точности обработки поверхности. Это необходимо, например, для герметичного закрывания игольчатых клапанов форсунок и для предотвращения утечек в плунжерных парах топливных насосов высокого давления.

Интенсивному износу этих сопрягаемых поверхностей способствует, в первую очередь, наличие в топливе твердых механических примесей, а также примесей, вызывающих закоксовывание отверстий распылителей. Для уменьшения пагубного влияния посторонних примесей в топливе используется его фильтрация перед подачей к приборам, имеющим прецизионные пары и детали.

Как правило, в дизельных двигателях осуществляется многоступенчатая очистка топлива от примесей — сетчатые фильтры на различных участках топливопроводов (в горловине топливного бака, на топливозаборнике, на входе в подкачивающий насос и ТНВД и даже на входе в форсунку), а также грубая и тонкая очистка в специальных фильтрующих элементах.

Состоянию системы очистки топлива в дизелях следует уделять самое пристальное внимание, чтобы не допустить преждевременного отказа деталей и узлов, являющихся дорогостоящими из-за высокой точности изготовления.

Фильтр грубой очистки топлива

Фильтр грубой очистки топлива (рис. 1, а) предназначен для его предварительной очистки. Фильтр состоит из корпуса 2, крышки 4 и фильтрующего элемента 7, представляющего собой металлический каркас 8 с отверстиями, на которые навит хлопчатобумажный шнур. Насосом низкого давления топливо подается к фильтрующему элементу и, пройдя его, поступает в магистраль низкого давления. Фильтр задерживает частицы механических примесей размером более 45 мкм.

Широкое распространение получил фильтр грубой очистки, показанный на рис. 1, в, который задерживает частицы размером более 90 мкм и удаляет воду. Он устанавливается между топливным баком и насосом низкого давления.

Фильтр имеет крышку 4, распределитель 15 потока топлива и фильтрующий элемент 7. Корпус 2 имеет успокоитель 16 и крепится в крышке 4. Большая часть топлива поступает во внутреннюю полость корпуса и проходит через фильтрующий элемент 7 в отводящий канал фильтра.

Другая часть топлива попадает в нижнюю часть корпуса фильтра через зазор между стенкой корпуса и успокоителя, а затем через горловину успокоителя поднимается вверх и вливается в общий поток очищенного топлива.
При резком изменении направления движения топлива частицы воды и включения отделяются (сепарируются) и оседают в отстой. Успокоитель предотвращает интенсивное смешивание отстоя с топливом. Отстой периодически должен удаляться из колпака через сливное отверстие при отворачивании пробки 1.

Фильтр тонкой очистки топлива

Фильтр тонкой очистки топлива выполняет окончательную очистку дизельного топлива перед поступлением его в ТНВД. В системе питания отечественных дизелей, устанавливаемых на грузовые автомобили, распространены два типа фильтров тонкой очистки: одинарный (рис. 1, б) со сменным фильтрующим элементом из прессованной древесной массы и спаренный (рис. 1, г) со сменным бумажным фильтрующим элементом.

Спаренный фильтр состоит из крышки 4, двух колпаков корпуса 2 с фильтрующими элементами 7 для параллельной фильтрации топлива. В дно колпаков приварены стержни 12 со сливными отверстиями, закрываемыми пробками 1. Каждый колпак соединяется с корпусом через прокладку болтами 10. Плотное прилегание фильтрующих элементов к крышке фильтра обеспечивается пружинами 21.

В крышке фильтра имеется клапан-жиклер 18, через который сливается избыточное количество топлива вместе с воздухом, попавшим в систему. Срабатывание клапана происходит при избыточном (0,15…0,20 МПа) давлении в полости крышки.
Клапан регулируется с помощью регулировочной шайбы, устанавливаемой с пружиной 19 внутри пробки 20 клапана. Фильтрующие элементы изготовлены из бумаги (фильтровального картона). Фильтр задерживает 90…94% механических включений и частицы размером 3…5 мкм.

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 1, б) с фильтрующим элементом из прессованной древесины выполнен в виде стального каркаса, имеющего большое число отверстий. Каркас обмотан слоем ткани, поверх которого располагается слой фильтрующей массы, пропитанной специальным связующим веществом.

К крышке 4 фильтрующий элемент поджимается пружиной 14. При работе насоса низкого давления топливо через жиклер 11 подается к фильтрующему элементу, проходит через него и попадает в полость между каркасом 13 и стержнем 12, откуда оно, поднимаясь вверх через канал в крышке 4, по топливопроводу поступает к насосу высокого давления.
Для выпуска воздуха, попавшего в топливо при заполнении и прокачивании системы питания, служит отверстие в крышке, закрываемое пробкой 5. Отстой из фильтра выпускается через нижнее отверстие с резьбовой пробкой 1.
Тонкость очистки данного фильтра – 2…3 мкм.

Фильтры для дизелей: топливные, воздушные, масляные

Любые двигатели внутреннего сгорания комплектуются фильтрами для очистки рабочих сред (воздух, масло, топливо) от посторонних примесей, способных нарушить работу силового агрегата. К дизельным фильтрам предъявляются более высокие требования, чем к бензиновым, особенно это касается топливных очистителей. Причина — очень высокая чувствительность дизелей к качеству горючего материала.

Топливные фильтры дизельного двигателя

Загрязнение дизтоплива неизбежно происходит еще на производстве, даже при точном соблюдении технологий изготовления. В дальнейшем грязь и вода попадают в ДТ при его хранении и транспортировке, а также при заправке автомобиля. Кроме того, при длительном нахождении горючего в резервуаре, происходит окисление, появляются помутнения и образуется осадок. Без качественной фильтрации использовать такое топливо нельзя, иначе двигатель быстро засорится и выйдет из строя.

Виды топливных фильтров для дизелей

Система очистки ДТ включает следующие фильтры:

• грубой очистки (ФГО);
• тонкой очистки (ФТО);
• сепаратор для отделения воды (отстойник).

На многих автомобилях функцию сепаратора и ФГО выполняет одно устройство.

Фильтр грубой очистки

Внутри корпуса детали расположена сеточка-отражатель. В качестве уплотнения используется паронитовая прокладка, обеспечивающая хорошую герметичность. На дне корпусной части имеется клапан, через который нужно периодически удалять скопившуюся грязь.

Дизельный топливный фильтр грубой очистки задерживает имеющиеся в горючем крупные примеси (30–60 мкм), не пропуская их в систему питания. Некоторые модификации ФГО дополнены клапаном редукции впуска, контролирующим уровень давления в механизме топливоподачи.

Фильтр тонкой очистки

ФТО предназначен для окончательной очистки горючего и задержки мелких частиц. Обычно его встраивают в магистраль подачи горючего, значительно реже — в насос.

Деталь состоит из корпуса-стакана с фильтроэлементом из фильтровальной бумаги внутри. Диаметр отверстий в материале не должен превышать 10 мкм — это максимально допустимый размер частиц, которые способны пройти через форсунку и насос. Более крупные включения приведут к засорению механизма.

В составе элемента имеются два штуцера: впускной и выпускной. По первому горючее попадает внутрь очистителя, через второй — очищенный материал выходит наружу и по топливопроводу направляется в нагнетатель и форсунку.

На некоторых зарубежных автомобилях устанавливаются трёхштуцерные ФТО. Третий штуцер предназначен для сброса жидкости обратно в бак. Это бывает, когда рабочее давление в механизме питания превышает максимально допустимое значение. Автомобили российского производства такими фильтрами не комплектуются.

Очиститель является неразборным, обслуживанию и ремонту не подлежит. Его замена производится в соответствии со сроками, установленными руководством по эксплуатации автомобиля.

Срок службы топливных фильтров для дизелей

В сравнении с бензиновыми очистителями, ресурс которых при использовании качественного горючего может достигать 90 тыс. км пробега, фильтры горючего для дизельных силовых агрегатов приходят в негодность гораздо быстрее. Интервал их замены, в зависимости от марки элемента и модели автомобиля, составляет обычно 15–30 тыс. км. Если для заправки приходится использовать ДТ низкого качества, эксплуатационный ресурс еще меньше.

Определить, что очиститель топлива на дизельном силовом агрегате не справляется со своей функцией, можно по ряду признаков:

• снижение тяги ДВС;
• ухудшение приемистости;
• увеличенный расход горючего;
• появление рывков при движении;
• плавающие обороты при работе мотора на холостом ходу;
• замедленная реакция двигателя на нажатие педали газа.

Все эти симптомы с большой вероятностью свидетельствуют о засоре ТФ и указывают на необходимость проверки его состояния.

Воздушный фильтр дизельного двигателя

Состоит из корпуса, внутри которого расположен фильтрующий элемент. Очиститель может иметь кольцевую или цилиндрическую форму. В первом случае крышка корпусной части закручена сверху винтами, во втором — с двух сторон установлены резиновые уплотнения в форме колец.

Воздух во время работы силового агрегата поступает через приемный патрубок внутрь корпуса. При прохождении потока через фильтроэлемент происходит отделение посторонних примесей, после чего очищенный воздух направляется во впускной коллектор мотора.

Если воздушный фильтр дизеля сильно забит, он перестает справляться со своей функцией, и двигатель засоряется, что со временем приводит к серьезным неисправностям. Поэтому фильтрующий элемент необходимо периодически доставать из корпуса и осматривать его поверхность.

Возможность обслуживания зависит от модели. Если фильтроэлемент можно очищать, а его ресурс еще не выработан, запчасть извлекают из корпуса и продувают сжатым воздухом. Корпусную часть промывают горячей водой или дизтопливом и тщательно просушивают. После этого элемент ставят обратно и закрывают деталь крышкой.

Если обслуживание не предусмотрено, загрязненный фильтр нужно заменить. Сроки замены указаны в технической документации автомобиля. При работе в условиях сильной запыленности их следует сократить в 1,5–2 раза.

Масляный фильтр дизельного двигателя

Предназначен для отделения содержащихся в масле загрязнений, таких как пыль, металлическая стружка, продукты коксования. Масляные фильтры различаются по конструкции и объему проходящего масла.

Конструктивно масляный фильтр дизеля может быть разборным и неразборным. Основное отличие первых — возможность обслуживания при засорении. Вторые приходится менять, даже если ресурс еще не выработан. Существуют также модульные очистители, которые можно разбирать частично, но они имеют высокую стоимость.

По объему проходящей смазки маслофильтры бывают полно- и частичнопоточными. Полнопоточный включается последовательно в магистраль и пропускает через себя весь объем циркулирующей смазки, быстро очищая ее. Минус таких деталей — они засоряются быстрее частичнопоточных. Последние подключаются параллельно и очищают одновременно лишь часть потока. Основное преимущество частичнопоточных деталей — высокое качество очистки и длительный срок службы. Их недостатком является довольно низкая скорость фильтрации.

Масляный фильтр меняется одновременно с моторной смазкой, сроки замены указаны в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Зачем дизелю топливный фильтр?

Современные дизельные двигатели — сложные и точные механические системы, нарушить работу которых способны мельчайшие посторонние частицы. На страже благополучия мотора стоят фильтры очистки дизельного топлива. Внешне похожие, они кардинально отличаются от бензиновых «братьев».

Устройство и принцип работы фильтров очистки дизельного топлива

Прежде чем дизельное топливо будет использовано по назначению, его очищают от загрязнений и воды. Это необходимо, так как в форсунки и цилиндры топливо поступает под большим давлением. Посторонняя пыль в этом случае превращается в абразив, быстро выводя из строя детали. Грязное топливо — основная причина преждевременных отказов дизельных моторов. В их системах питания обычно установлены два топливных элемента: грубой и тонкой очистки. Решения с одной или тремя ступенями фильтрации встречаются реже. Разделение функций между фильтрами тонкой и грубой очистки не догма. Например, удаление воды из топлива может быть возложено как на первый, так и на второй или на оба сразу. Все зависит от конструкторского решения.

Грязное топливо — основная причина преждевременных отказов насоса, форсунок, поршней и цилиндров дизельных моторов

Фильтр грубой очистки топлива (ФГОТ) удерживает крупные посторонние частицы диаметром примерно 100–300 мкм. Более мелкие фракции останавливает фильтр тонкой очистки (ФТОТ). Размер улавливаемой пыли зависит от требований, предъявляемых к топливу мотором. Так, двигателям самой прогрессивной системы Common Rail, форсунки которых работают под давлением до 2,5 тыс. атмосфер, необходимо самое чистое топливо. Допустимый размер посторонних частиц для них не крупнее 3–5 мкм. Обычные дизельные моторы с плунжерными топливными насосами высокого давления (ТНВД) менее «капризны», так как рабочее давление топлива в них значительно ниже. Место ФГОТ в системе питания — до предварительного насоса, подающего топливо в нагнетатель (топливный насос высокого давления). ФТОТ размещают перед ТНВД.

Фильтр грубой очистки дизельного топлива устанавливают до предварительного насоса, тонкой — перед топливной аппаратурой

Устройство фильтров грубой очистки дизельного топлива

Распространённая конструкция ФГОТ представляет собой разборный стакан со сменным фильтрующим элементом.

Распространённая конструкция ФГОТ— разборный стакан со сменным фильтрующим элементом

В фильтре-отстойнике чистящий элемент выполнен в виде сетки. Внутри стакана могут размещаться дополнительные элементы, улучшающие функционирование: отражатель, успокоитель и пр.

В фильтре-отстойнике фильтрующий элемент выполнен в виде сетки

В некоторых автомобилях используются неразборные универсальные прямоточные ФГОТ в прозрачном пластиковом корпусе, внешне похожие на бензиновые. Например, в Mercedes-Benz W124 установлен фильтр WK 31/5.

Прямоточный фильтр грубой очистки дизельного топлива похож на бензиновый

Эксперименты по установке дизельного двигателя на серийный легковой автомобиль в Европе начались в тридцатые годы ХХ века. К примеру, в 1936 году существовала 45-сильная версия Mercedes 260D с детищем Рудольфа Дизеля под капотом.

Олег Полажинец

Устройство фильтров тонкой очистки дизельного топлива

Принципиально они отличаются свойствами фильтрующих элементов и размером удерживаемой пыли. Фильтрующий элемент — главная деталь ФТОТ. Кроме него, фильтр может быть оборудован сепаратором для отделения влаги от топлива, краном для слива накопившейся воды и датчиком её наличия.

Кроме фильтрующего элемента ФТОТ может быть оборудован сепаратором для отделения влаги от топлива, краном для слива накопившейся воды и датчиком её наличия

Конструктивно элементы эти выполняются как неразборными, так и разборными. Во втором случае в качестве сменного элемента используется либо картридж, либо патрон. Картридж — бескорпусной сменный элемент из фильтровальной бумаги или другого мелкопористого материала — устанавливают в корпус из пластика, алюминия или стали. Патрон ФТОТ — тот же картридж, но размещённый внутри собственного корпуса. Некоторые топливные патроны можно использовать и для очистки масла. Топливный фильтр образуют два элемента: патрон и крышка.

Фотогалерея: конструкции фильтров

Видео: устройство фильтра

Выбор

Правильная стратегия выбора топливного фильтра — выполнение рекомендаций производителей автомобиля. Они разработаны с учётом потребностей двигателя. Не стоит экспериментировать, устанавливая неподходящий фильтр лишь по той причине, что он дешёвый.

Некоторые автомобилисты пытаются компенсировать низкое качество очистки частой заменой топливного элемента. Это неправильный подход. Главная задача фильтра — не допустить попадания в топливную аппаратуру и цилиндры посторонних частиц крупнее определённого размера. Тонкость фильтрации — одна из характеристик, которая не изменяется во время эксплуатации. Ни старый, ни новый элемент, который не способен удержать мелкие частицы, не убережёт двигатель от поломки.

Тонкость фильтрации — одна из характеристик фильтра, которая не изменяется во время эксплуатации

Сходные по параметрам фильтры выпускают разные компании. Известные бренды Mann, Knecht (Mahle), Bosch, UFI, Delphi и другие занимают лидирующее положение на рынке, так как производят высококачественную продукцию, которую производители автомобилей устанавливают на новые машины. Для подбора подходящего фильтра используйте онлайн-каталоги. Выбирайте только те модели, в описании которых есть прямая рекомендация для вашего автомобиля.

Фотогалерея: фильтры очистки топлива известных брендов

Видео: обзор топливных фильтров

Регламент замены

Признаки необходимости замены фильтров очистки топлива следующие:

• трудности с остановкой двигателя,
• самопроизвольная остановка мотора,
• заниженная мощность,
• шумная работа двигателя,
• обильный чёрный дым из выхлопной трубы.

Ждать, пока проявятся перечисленные симптомы опасно. Дизельный двигатель не терпит невнимательного отношения. Промедление с заменой топливных фильтров уменьшает ресурс мотора и провоцирует преждевременный выход из строя. Чтобы избежать неприятностей, меняйте фильтры не реже, чем рекомендует руководство по эксплуатации автомобиля.

Бельгийский импортёр Волг уже в 1960 году начал устанавливать на «двадцать первые» несколько разновидностей атмосферных дизелей, разумеется, иностранного производства. Правда, машина при этом «переставала ехать», но в Западной Европе уже 50 лет назад экономия была куда важнее динамики.

Олег Полажинец

Производители постоянно совершенствуют топливные фильтры дизельных двигателей. Расчётный ресурс современных сменных фильтрующих элементов достигает 90 тыс. км пробега. Практические рекомендации изготовителей автомобилей значительно скромнее, что объясняется, вероятно, двумя факторами. Во-первых, на срок эксплуатации очень сильно влияет низкое качество топлива. В фильтрах нет индикаторов засорённости, поэтому проверить состояние фильтрующих элементов без разборки невозможно, и лучше перестраховаться, чем нанести двигателю значительный урон. Во-вторых, фирменный сервис приносит значительную прибыль, от которой правообладатели брендов не спешат отказываться.

Единых рекомендаций по замене фильтров для всех дизельных автомобилей не существует. Обычно они составляют 25–40 тыс. км пробега. Очиститель грубый, если он есть, и в руководстве автомобиля нет особой рекомендации, меняют вместе с основным элементом тонкой очистки.

Приведённые цифры лишь обобщённые данные, не предназначенные для практического использования. Загляните в «букварь» своей машины. Не исключено, что её производитель считает целесообразным менять фильтры чаще. Например, для дизельных автомобилей Renault Duster в 2015 году установлен ресурс фильтра 20 тыс. км пробега, до этой даты он составлял всего 10 тыс. км.

Низкокачественное топливо значительно уменьшает срок службы фильтра. Чтобы нанести вред двигателю, иногда бывает достаточно одной заправки. Заметив что-то неладное после посещения АЗС, слейте подозрительное топливо и заполните бак заведомо качественным. Как можно быстрее замените топливный фильтр, даже если признаки нестабильной работы исчезли.

Подогрев фильтра очистки двигателя на дизельном топливе

Особенность зимней эксплуатации дизельного топлива — кристаллизация находящихся в нём парафинов. Из-за низкой температуры парафины выпадают в осадок, забивая топливный фильтр и топливопроводы. Зимнее топливо устойчиво в большей степени, чем летнее, но и оно может застыть.

Из-за низкой температуры парафины выпадают в осадок, забивая топливный фильтр и топливопроводы

Некоторые автомобилисты, стремясь сохранить текучесть, добавляют в солярку присадки, керосин и даже бензин. Недостаток этого метода в снижении смазывающих свойств топлива, что негативно влияет на ТНВД и форсунки.

Правильный метод борьбы с кристаллизацией парафинов — подогрев топливного элемента. В некоторых автомобилях он реализован конструктивно, например, в Renault Duster.

В некоторых автомобилях подогрев реализован конструктивно, например в Renault Duster

Оборудовать подогревом любой автомобиль можно, установив фильтр с обогревом взамен штатного или в дополнение ему.

Оборудовать подогревом любой автомобиль можно, установив фильтр с обогревом взамен штатного или в дополнение ему

Самостоятельно и с минимальными затратами проблему решают установкой на имеющийся фильтр электрического бандажного подогревателя.

С минимальными затратами проблему подогрева решают установкой на имеющийся фильтр электрического бандажного подогревателя

Видео: обогреватель топливного фильтра своими руками

Надёжный топливный фильтр — обязательное условие длительной эксплуатации дизельного двигателя. Сэкономить на фильтре невозможно. Ремонт мотора обойдётся дороже.