Сістэма ўпырску паліва Common Rail
1 – паліўная помпа высокага ціску; 2 - паліўны фільтр; 3 – паліўны бак з папярэднім паліўным фільтрам і подкачивающим паліўным помпай; 4 - ECU; 5 – блок кіравання свечкамі напальвання; 6 - акумулятарная батарэя; 7 - акумулятар высокага ціску (rail); 8 - датчык ціску; 9 - клапан абмежавання ціску; 10 - датчык тэмпературы паліва; 11 - фарсунка; 12 - свечка напальвання; 13 - датчык тэмпературы астуджальнай вадкасці; 14 - датчык частаты кручэння каленчатага вала; 15 - датчык становішча размеркавальнага вала; 16 - датчык тэмпературы які паступае ў рухавік паветра; 17 - датчык ціску наддува (BPS); 18 - вымяральнік расходу паветра; 19 - турбакампрэсар; 20 - пазіцыянер EGR; 21 - камбінацыя прыбораў; 22 - датчык становішча педалі акселератара; 23 - тармазныя кантакты; 24 - перамыкач на педалі счаплення; 25 - датчык хуткасці; 26 - блок кіравання хуткасцю аўтамабіля; 27 - кампрэсар кандыцыянера; 28 - блок кіравання кандыцыянерам; 29 - дыягнастычны прыбор з раздымам
1 - паліўны бак; 2 - папярэдні паліўны фільтр; 3 – подкачивающий паліўную помпу; 4 - паліўны фільтр; 5 - паліваправоды нізкага ціску; 6 – паліўная помпа высокага ціску; 7 - паліваправоды высокага ціску; 8 - акумулятар высокага ціску (rail); 9 - фарсункі з электрамагнітным кіраваннем, укручаныя ў галоўку цыліндраў; 10 - зваротны паліваправод; 11 - ECU
Паліўная сістэма Common Rail уключае ступень падачы паліва пад нізкім ціскам і ступень падачы паліва пад высокім ціскам і ECU (11).
Падача паліва пад нізкім ціскам
Падача паліва пад нізкім ціскам сістэмы Common Rail уключае:
- паліўны бак з папярэднім паліўным фільтрам;
- подкачивающий паліўная помпа;
- паліўны фільтр;
- паліваправоды нізкага ціску.
Падпампоўвае паліўная помпа
Электрычная подкачивающий паліўная помпа з папярэднім паліўным фільтрам бесперапынна падае пэўную колькасць паліва з паліўнага бака да паліўнай помпы высокага ціску. Помпа не толькі падае паліва, але ў межах працы сістэмы бяспекі павінна спыніць падачу паліва ў выпадку аварыі, г.зн. пры ўключаным запальванні і спыненым рухавіку.
Паліўная помпа складаецца з трох асноўных элементаў:
- помпы;
- электрарухавіка;
- крышкі.
Паліўны фільтр
Недастатковая ачыстка паліва можа прывесці да пашкоджання вузлоў паліўнай помпы высокага ціску, нагнятальных клапанаў і распыляльнікаў фарсунак. Паліўны фільтр чысціць паліва перад яго паступленнем у паліўную помпу высокага ціску і такім чынам прадухіляе заўчасны знос у адчувальных вузлах помпы.
Дызельнае паліва можа змяшчаць ваду або ў звязанай форме (эмульсія), або ў свабоднай форме (напрыклад, кандэнсацыя пары вады пры змене тэмпературы). Калі вада трапіць у сістэму ўпырску, гэта можа прывесці да карозіі элементаў сістэмы ўпырску, таму усталёўваецца папераджальная сігналізацыя, якая ўключае кантрольную лямпу ў камбінацыі прыбораў, калі неабходна зліць ваду з паліўнага фільтра.
Падача паліва пад высокім ціскам
Падача паліва пад высокім ціскам сістэмы Common Rail уключае:
- паліўная помпа высокага ціску з клапанам рэгулявання ціску;
- паліваправоды высокага ціску;
- акумулятар высокага ціску (rail) з датчыкам ціску, абмежавальнікам ціску, абмежавальнікам струменя, фарсункамі;
- зваротны паліваправод.
Паліўная помпа высокага ціску
Паліўная помпа высокага ціску (схематычны малюнак падоўжнага перасеку)
1 - прывадны вал; 2 - эксцэнтрыкавы кулачок; 3 - помпавы элемент з плунжарам помпы; 4 - адсек помпавага элемента; 5 – які ўсмоктвае клапан; 6 - выпускны клапан; 7 - ушчыльненне; 8 - злучэнне высокага ціску да акумулятара ціску; 9 - шарыкавы клапан; 10 - вяртанне паліва; 11 – падача паліва ад якая падпампоўвае паліўнай помпы; 12 - ахоўны клапан з дросельнай адтулінай; 13 – падача паліва пад нізкім ціскам да помпавага элемента
Паліўная помпа высокага ціску (схематычны малюнак папярочнага перасеку)
1 - прывадны вал; 2 - эксцэнтрыкавы кулачок; 3 - помпавы элемент з плунжарам помпы; 4 – які ўсмоктвае клапан; 5 - выпускны клапан; 6 – уваход
Паліўная помпа высокага ціску праз паліваправоды высокага ціску падае паліва пад ціскам 1350 бар у акумулятар высокага ціску.
Паліўная помпа высокага ціску размешчаны на мяжы прыступак нізкага і высокага ціску паліва. Пры ўсіх эксплуатацыйных рэжымах тэрмін службы паліўнай помпы адпавядае тэрміну службы аўтамабіля.
Паліўная помпа змазваецца дызельным палівам. Паліва сціскаецца трыма поршнямі, усталяванымі радыяльна пад кутом 120°сябар да сябра. Помпа падае тры порцыі паліва за адзін абарот каленчатага вала. Для дызельнага рухавіка з працоўным аб'ёмам 2,0 л, які працуе з намінальнай частатой кручэння каленчатага вала і ствараным ціскам 1350 бар, для прывада помпы неабходна магутнасць 3,8 квт з улікам механічнага к.п.д. прыблізна 90%.
Функцыянаванне помпы
Якая падпампоўвае паліўную помпу падае паліва праз фільтр з отделителем вады да ўваходу і ахоўнаму клапану паліўнай помпы высокага ціску. Паліва праз дросельную адтуліну ахоўнага клапана змазвае рухомыя элементы помпы, а таксама астуджае яго. Прывадны вал з эксцэнтрыкавымі кулачкамі перамяшчае тры плунжера помпы ўверх і ўніз у адпаведнасці з формай кулачка. Як толькі ціск падачы перавышае ціск адкрыцця ахоўнага клапана (0,5... 1,5 бар), подкачивающий помпа прымушае паліва прайсці праз впускной клапан паліўнай помпы высокага ціску ў адсек помпавага элемента, поршань якога перамяшчаецца ўніз (такт упускаючы). Впускной клапан зачыняецца, калі поршань помпы праходзіць праз НМТ і, бо паліва не можа выцячы з адсека помпавага элемента, яно сціскаецца незалежна ад ціску падачы.
Які павялічваецца ціск адчыняе выпускны клапан і, як толькі дасягаецца ціск, роўнае ціску ў акумулятары, сціснутае паліва ўваходзіць у контур высокага ціску. Поршань помпы працягвае пастаўляць паліва, пакуль не дасягае ВМТ (нагнятальны ход), пасля чаго ціск памяншаецца і выпускны клапан зачыняецца. Паліва, якое застаецца ў адсеку помпавага элемента, пашыраецца і поршань помпы перамяшчаецца ўніз. Як толькі ціск у адсеку помпавага элемента памяншаецца ніжэй ціскі, стваранага подкачивающим помпай, впускной клапан адчыняецца і працэс паўтараецца.
Бо прадукцыйнасць помпы перавышае спажыванне паліва рухавіком, залішняе паліва пад высокім ціскам праз клапан рэгулявання ціску вяртаецца ў паліўны бак. Гэта прыводзіць да непатрэбнага нагрэву паліва і зніжэнню агульнага ККД.
Акумулятар высокага ціску (rail)
1 - акумулятар высокага ціску; 2 – уваход ад паліўнай помпы высокага ціску; 3 - датчык ціску ў акумулятары; 4 - вяртанне паліва ў паліўны бак; 5 - да паліўнай фарсункі
Ціск, стваранае паліўнай помпай высокага ціску, распаўсюджваецца праз акумулятар і топливопроводы да фарсункі. Адначасова, за кошт аб'ёму паліва ў акумулятары памяншаюцца ваганні ціску паліва, ствараныя паліўнай помпай высокага ціску і адкрыванымі фарсункамі. Сціскальнасць паліва як следства высокага ціску выкарыстоўваецца для дасягнення эфекту акумулятара. Ціск паліва вымяраецца датчыкам і падтрымліваецца на патрабаваным узроўні клапанам рэгулявання ціску.
Паліваправоды высокага ціску
Паліваправоды высокага ціску прызначаны для перадачы паліва з акумулятара высокага ціску да фарсунак і павінны супрацьстаяць высокачашчынным ваганням ціску, якія ўзнікаюць пры працы рухавіка. Паліваправоды выраблены са сталі і маюць вонкавы дыяметр 6 мм і ўнутраны дыяметр 2,4 мм. Усе паліваправоды высокага ціску павінны мець аднолькавую даўжыню. Рознасць адлегласці паміж акумулятарам і кожнай паліўнай фарсункай кампенсуецца за кошт выгінання паліваправодаў.
Датчык ціску
1 - электрычныя кантакты; 2 - друкаваная плата і контур ланцуга; 3 - дыяфрагма з элементам датчыка; 4 - злучэнне высокага ціску; 5 - разьба датчыка
Датчык ціску перадае сігнал ECU, які адпавядае рэальнаму ціску ў акумулятары ціску.
Датчык ціску складаецца з наступных элементаў:
- аб'яднанага элемента датчыка, прывараны да корпуса;
- друкаванай платы з электрычным контурам;
- корпуса датчыка з электрычным раздымам.
Паліва пад ціскам праз адтуліну ўздзейнічае на дыяфрагму датчыка, на якой усталяваны элемент датчыка (паўправадніковая прылада) пераўтваральны ціск у электрычны сігнал. Праз кантакты раздыма і электрычны ланцуг генераваны і ўзмоцнены сігнал перадаецца ECU. Датчык працуе наступным чынам: пры змене формы дыяфрагмы змяняецца электрычнае супраціўленне пластоў, прылепленых да дыяфрагмы. Змена ціску на 1500 бар прыводзіць да змены формы дыяфрагмы на 1 мм.
У залежнасці ад прыкладаемага ціску выходная напруга датчыка змяняецца ад 0 да 70 мв і пасля ўзмацнення складае 0,5-4,5 У. Дакладнае вымярэнне ціску ў акумулятары неабходна для правільнага функцыянавання сістэмы ўпырску паліва. У працоўным дыяпазоне вымяральная дакладнасць павінна знаходзіцца ў межах±2%. Пры выхадзе датчыка ціску са строю клапан рэгулявання ціску пераходзіць у рэжым «дыяфрагма» і сістэма ўпырску, выкарыстоўваючы запасную (мяккую) функцыю, прымае загадзя зададзеную велічыню ціску.
Клапан абмежавання ціску
Клапан абмежавання ціску выконвае тую ж функцыю, што і клапан залішняга ціску. У выпадку залішняга ціску клапан адчыняючыся абмяжоўвае ціск у акумулятары. Ціск адкрыцця клапана абмежавання ціску - 1500 бар.
Клапан абмежавання ціску – механічная прылада, якое ўключае наступныя элементы:
- корпус з вонкавай разьбой для ўкручвання ў акумулятар ціску;
- злучэнне трубкі вяртання паліва ў паліўны бак;
- рухомы плунжер;
- спружыну.
Фарсункі
Фарсунка: A - фарсунка зачынена (нерухомы стан); У - фарсунка адкрыта (упырск паліва)
1 - вяртанне паліва 2 - электрычны раз'ём 3 - пускавы элемент (саленоідальны клапан) 4 – уваход паліва ад акумулятара ціску 5 – шарыкавы клапан 6 – адтуліна ўцечкі 7 – адтуліна падачы 8 – адсек кіравання клапанам 9 – плунжер кіравання клапанам 10 – канал падачы паліва да распыляльніка 11 – іголка распыляльніка
Фарсунка забяспечвае падачу патрэбнай колькасці паліва ў камеру згарання. У сапраўды ўсталяваны момант ЕCU перадае сігнал узрушанасці да саленоіда фарсункі, што азначае пачатак падачы паліва. Колькасць упырскваемага паліва вызначаецца перыядам адкрыцця распыляльніка і ціскам у сістэме. Паліва, якое вяртаецца ад клапана рэгулявання ціску і прыступкі нізкага ціску, падаецца ў калектар разам з палівам, якое ажыццяўляла змазку паліўнай помпы высокага ціску.
Фарсунка складаецца з наступных вузлоў:
- распыляльніка;
- гідраўлічнай сістэмы;
- саленоідальнага клапана.
Паліва ад разьбовага злучэння высокага ціску праз канал падаецца да распыляльніка і праз адтуліну падачы ў адсек кіравання клапанам. Адсек кіравання клапанам злучаны са зваротным топливопроводом праз адтуліну ўцечкі, злучанае з соленоидальным клапанам. Пры зачыненні адтуліны ўцечкі гідраўлічнае высілак, прыкладанае да плунжеру кіравання клапанам, перавышае высілак ад ціску на конусны тарэц іголкі распыляльніка. У выніку іголка распыляльніка апускаецца ўніз і герметычна перакрывае падачу паліва пад высокім ціскам у камеру згарання.
Пры адкрыцці соленоидального клапана фарсункі адчыняецца адтуліна ўцечкі, што прыводзіць да паніжэння ціску ў адсеку кіравання клапанам, у выніку чаго таксама памяншаецца гідраўлічны ціск на плунжер. Як толькі гідраўлічнае намаганне становіцца ніжэй намаганні ад ціску на конусны тарэц іголкі распыляльніка, іголка распыляльніка адкрываецца і паліва ўпырскваецца ў камеру згарання. Гэта непрамое кіраванне іголкай распыляльніка з выкарыстаннем гідраўлічнай сістэмы павелічэння намаганні прымяняецца таму, што сілы, якія патрабуюцца для хуткага адкрыцця іголкі, не могуць быць генераваны непасрэдна соленоидальным клапанам. Так званая колькасць паліва для кіравання, неабходнае для адкрыцця іголкі распыляльніка, падаецца ў дадатак да колькасці паліва, якое неабходна фактычна ўвесці ў цыліндр, і яно праз адтуліну ўцечкі, злучанае з соленоидальным клапанам, падаецца ў зваротны топливопровод.
У дадатак да колькасці паліва для кіравання таксама адбываецца страта паліва ў накіроўвалых штурхача клапана і іголцы распыляльніка.
Дзеянне фарсункі пры працы рухавіка і стварэнні ціску паліўнай помпай высокага ціску падпадзяляецца на наступныя чатыры этапу:
- фарсунка зачынена (з дадаткам высокага ціску);
- фарсунка адкрываецца (пачатак упырску паліва);
- фарсунка адкрыта цалкам;
- закрыццё фарсункі (канчатак упырску паліва).
Пры выключаным рухавіку і адсутнасці ціску ў акумулятары ціску спружына распыляльніка зачыняе фарсунку.
Фарсунка зачынена
У нерухомым стане соленоидальный клапан фарсункі не ўзбуджаецца і таму зачынены. Адтуліна ўцечкі зачынена і спружына клапана прыціскае шарык да гнязда адтуліны ўцечкі. Высокі ціск ад акумулятара ціску павялічваецца ў адсеку кіравання клапанам і адначасова прысутнічае ў аб'ёме адсека іголкі распыляльніка. Ціск ад акумулятара ціску, прыкладанае ў кантавой паверхні плунжера кіравання, разам з сілай спружыны іголкі распыляльніка ўтрымлівае іголку ў зачыненым становішчы, процідзейнічаючы супраць сіл адкрыцця, прыкладзеных у стадыі ціску.
Фарсунка адчыняецца
Фарсунка знаходзіцца ў нерухомым становішчы. Саленоідальны клапан узбуджаецца токам, які забяспечвае хуткае адкрыццё клапана. Неадкладна вялікі ток, які падаецца да саленоіда, памяншаецца да току, дастатковага для ўтрымання соленоидального клапана ў адчыненым становішчы. Калі адчыняецца адтуліна ўцечкі, паліва выцякае з адсека кіравання клапанам у паражніну, размешчаную над клапанам, і адтуль праз зваротны трубаправод у паліўны бак.
Высілак, створанае саленоідам, перавышае высілак спружыны і адчыняецца адтуліна ўцечкі, што прыводзіць да паніжэння ціску ў адсеку кіравання клапанам, у выніку чаго таксама памяншаецца гідраўлічны ціск на плунжер. Як толькі гідраўлічнае намаганне становіцца ніжэй намаганні ад ціску на конусны тарэц іголкі распыляльніка, іголка распыляльніка адкрываецца і паліва ўпырскваецца ў камеру згарання.
Хуткасць адкрыцця іголкі распыляльніка вызначаецца рознасцю ў хуткасці патоку праз адтуліну ўцечкі і адтуліну падачы. Плунжер кіравання дасягае верхняга становішча, дзе маецца падушка паліва, адукаваная струменем паліва паміж адтулінамі ўцечкі і падачы паліва. У гэтым становішчы распыляльнік фарсункі цалкам адчынены і паліва ўпырскваецца ў камеру згарання пад ціскам, роўным ціску ў акумулятары ціску.
Закрыццё фарсункі
Пасля спынення падачы напругі да соленоидального клапана затамкавая спружына перамяшчае якар уніз і шарык зачыняе адтуліну ўцечкі. Якар складаецца з дзвюх частак. Аднак, нягледзячы на тое, што пласціна якара кіруецца плечыкам пры перасоўванні ўніз, ён можа «адпружыніць» са зваротнай спружынай так, што не з'явяцца сілы, якія дзейнічаюць уніз на якар і шарык.
Пры зачыненні адтуліны ўцечкі гідраўлічнае высілак, прыкладанае да плунжеру кіравання клапанам, перавышае высілак ад ціску на конусны тарэц іголкі распыляльніка. У выніку іголка распыляльніка апускаецца ўніз і герметычна перакрывае падачу паліва пад высокім ціскам у камеру згарання. Хуткасць руху іголкі распыляльніка вызначаецца патокам праз адтуліну падачы.