1.1.2.4 Система впрыска Common Rail
Система впрыска Common Rail является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (Common Rail в переводе общая рампа). Система впрыска разработана специалистами фирмы Bosch.
Система CR имеет несколько принципиальных отличий от классических систем.
Прежде всего, она использует высокое давление впрыска, которое не зависит от оборотов двигателя. Во-вторых, появляется возможность множественного впрыска (предварительного, основного). В-третьих, всеми исполнительными механизмами управляет ЭБУ двигателя.
Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Главным преимуществом системы Common Rail является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.
Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Rail имеет следующее устройство:
-топливный насос высокого давления;
-клапан дозирования топлива;
-регулятор давления топлива (контрольный клапан);
топливная рампа;
-форсунки;
-топливопроводы.
Рисунок 1.14 - Схематичное устройство системы Common Rail
Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления плунжерного типа.
Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.
Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе.
Рисунок 1.15 - Схема движения топлива в системе Common Rail
Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций:
-накопления топлива и содержание его под высоким давлением;
-смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД;
-распределения топлива по форсункам.
Форсунка важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются следующие конструкции форсунок:
-электрогидравлическая форсунка;
-пьезофорсунка.
Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.
Рисунок 1.16 - Схема впрыска дизельной форсунки с электронным управлением
Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая включает:
-датчики;
-блок управления двигателем;
-исполнительные механизмы систем двигателя.
1.1.2.4.1 Принцип действия системы впрыска Common Rail
На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.
В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.
С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают:
-предварительный впрыск;
-основной впрыск;
-дополнительный впрыск.
Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:
-два предварительных впрыска - на холостом ходу;
-один предварительный впрыск - при повышении нагрузки;
-предварительный впрыск не производится - при полной нагрузке.
Основной впрыск обеспечивает работу двигателя.
Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).