Common Rail üzemanyag-befecskendező rendszer
1 - nagynyomású üzemanyag-szivattyú; 2 - üzemanyagszűrő; 3 - üzemanyagtartály előzetes üzemanyagszűrővel és nyomásfokozó üzemanyag-szivattyúval; 4 - ECU; 5 - izzítógyertyák vezérlőegysége; 6 - tároló akkumulátor; 7 - nagynyomású akkumulátor (rail); 8 - nyomásérzékelő; 9 - nyomáshatároló szelep; 10 - üzemanyag hőmérséklet-érzékelő; 11 - fúvóka; 12 - izzítógyertya; 13 - hűtőfolyadék hőmérséklet-érzékelő; 14 - főtengely fordulatszám-érzékelő; 15 - vezérműtengely helyzetérzékelő; 16 - a motorba belépő levegő hőmérséklet-érzékelője; 17 - töltőnyomás-érzékelő (BPS); 18 - légáramlásmérő; 19 - turbófeltöltő; 20 - EGR pozicionáló; 21 – eszközök kombinációja; 22 - gázpedál helyzetérzékelő; 23 - fékérintkezők; 24 - kapcsolja be a tengelykapcsoló-pedált; 25 - sebességérzékelő; 26 - járműsebesség-szabályozó egység; 27 - légkondicionáló kompresszor; 28 - légkondicionáló vezérlőegység; 29 - diagnosztikai eszköz csatlakozóval
1 - üzemanyagtartály; 2 - előzetes üzemanyagszűrő; 3 - nyomásfokozó üzemanyag-szivattyú; 4 - üzemanyagszűrő; 5 - alacsony nyomású üzemanyag-vezetékek; 6 - nagynyomású üzemanyag-szivattyú; 7 - nagynyomású üzemanyag-vezetékek; 8 - nagynyomású akkumulátor (rail); 9 - elektromágneses vezérlésű fúvókák, a hengerfejbe csavarva; 10 - visszatérő üzemanyag-vezeték; 11 - ECU
A közös nyomócsöves üzemanyag-rendszer alacsony nyomású üzemanyag fokozatot és nagynyomású üzemanyag fokozatot és ECU-t tartalmaz (11).
Alacsony nyomású üzemanyag-ellátás
A közös nyomócsöves alacsony nyomású üzemanyag-szállítás a következőket tartalmazza:
- üzemanyagtartály előszűrővel;
- nyomásfokozó üzemanyag-szivattyú;
- üzemanyagszűrő;
- alacsony nyomású üzemanyag-vezetékek.
Üzemanyag-szivattyú feltöltése
Az üzemanyag-előszűrővel ellátott elektromos üzemanyag-feltöltő szivattyú folyamatosan bizonyos mennyiségű üzemanyagot szállít az üzemanyagtartályból a nagynyomású üzemanyag-szivattyúba. A szivattyú nem csak üzemanyagot szolgáltat, hanem a biztonsági rendszer keretein belül baleset esetén le kell állítania az üzemanyag-ellátást, pl. bekapcsolt gyújtásnál és leállított motornál.
Az üzemanyag-szivattyú három fő elemből áll:
- szivattyú;
- elektromos motor;
- borítók.
Üzemanyagszűrő
Az elégtelen üzemanyag-tisztítás a nagynyomású üzemanyag-szivattyú szerelvényeinek, a szállítószelepeknek és a befecskendező fúvókáknak a károsodását okozhatja. Az üzemanyagszűrő megtisztítja az üzemanyagot, mielőtt az a nagynyomású üzemanyag-szivattyúba kerül, és így megakadályozza a szivattyú érzékeny részeinek idő előtti kopását.
A dízel üzemanyag tartalmazhat vizet vagy kötött formában (emulzió), vagy szabad formában (például a vízgőz lecsapódása a hőmérséklet változásakor). Ha víz kerül a befecskendező rendszerbe, ez a befecskendező rendszer elemeinek korróziójához vezethet, ezért figyelmeztető riasztót szerelnek fel, amely felkapcsolja a figyelmeztető lámpát a műszercsoportban, ha szükséges a vizet leengedni az üzemanyagszűrőből.
Nagynyomású üzemanyag-ellátás
A közös nyomócsöves nagynyomású üzemanyag-szállítás a következőket tartalmazza:
- nagynyomású üzemanyag-szivattyú nyomásszabályozó szeleppel;
- nagynyomású üzemanyag-vezetékek;
- nagynyomású akkumulátor (rail) nyomásérzékelővel, nyomáshatárolóval, áramláskorlátozóval, fúvókákkal;
- visszatérő üzemanyagvezeték.
Nagynyomású üzemanyag-szivattyú
Nagynyomású üzemanyag-szivattyú (hosszmetszet sematikus ábrázolása)
1 - hajtótengely; 2 - excenter bütyök; 3 – szivattyúelem szivattyúdugattyúval; 4 - a szivattyú elem rekesz; 5 - szívószelep; 6 - kipufogószelep; 7 - pecsét; 8 - nagynyomású csatlakozás a nyomástárolóhoz; 9 - golyóscsap; 10 – üzemanyag visszaáramlás; 11 - üzemanyag-ellátás a nyomásfokozó üzemanyag-szivattyúból; 12 - biztonsági szelep fojtószeleppel; 13 - alacsony nyomású üzemanyag-ellátás a szivattyúelemhez
Nagynyomású üzemanyag-szivattyú (keresztmetszet sematikus ábrázolása)
1 - hajtótengely; 2 - excenter bütyök; 3 – szivattyúelem szivattyúdugattyúval; 4 - szívószelep; 5 - kipufogószelep; 6 - bemenet
A nagynyomású üzemanyag-szivattyú 1350 bar nyomáson szállítja az üzemanyagot a nagynyomású üzemanyag-vezetékeken keresztül a nagynyomású akkumulátorhoz.
A nagynyomású üzemanyag-szivattyú az alacsony és a magas üzemanyagnyomás fokozatok határán található. Az üzemanyag-szivattyú élettartama minden üzemi körülmény között megfelel a jármű élettartamának.
Az üzemanyag-szivattyú dízel üzemanyaggal van kenve. Az üzemanyagot három, egymással sugárirányban 120°-os szögben elhelyezett dugattyú nyomja össze. A szivattyú három adag tüzelőanyagot szállít a főtengely fordulatonként. A 2,0 literes lökettérfogatú, a főtengely névleges fordulatszámán és 1350 bar generált nyomáson működő dízelmotornál a szivattyú meghajtásához 3,8 kW teljesítmény szükséges a mechanikai hatásfok figyelembevételével. körülbelül 90%.
Szivattyú működése
A nyomásfokozó üzemanyag-szivattyú egy vízleválasztóval ellátott szűrőn keresztül juttatja el az üzemanyagot a nagynyomású üzemanyag-szivattyú bemenetéhez és biztonsági szelepéhez. Az üzemanyag a biztonsági szelep fojtószelep-nyílásán keresztül keni a szivattyú mozgó részeit, és hűti is. Az excenteres bütykökkel ellátott hajtótengely fel-le mozgatja a három szivattyúdugattyút a bütyök alakjának megfelelően. Amint a betáplálási nyomás meghaladja a biztonsági szelep nyitási nyomását (0,5... 1,5 bar), a nyomásfokozó szivattyú az üzemanyagot a nagynyomású üzemanyag-szivattyú bemeneti szelepén keresztül a szivattyúelem-rekeszbe kényszeríti, amelynek dugattyúja lefelé mozog (beviteli stroke). A bemeneti szelep bezárul, amikor a szivattyú dugattyúja áthalad a BDC-n, és mivel az üzemanyag nem tud kifolyni a szivattyúelem kamrájából, a tápnyomástól függetlenül összenyomódik.
A növekvő nyomás kinyitja a kipufogószelepet, és amint az akkumulátorban lévő nyomással megegyező nyomást elér, a sűrített üzemanyag belép a nagynyomású körbe. A szivattyú dugattyúja tovább szállítja az üzemanyagot, amíg el nem éri a TDC-t (injekciós löket), ami után a nyomás csökken és a kipufogószelep bezárul. A szivattyúelem-rekeszben maradó üzemanyag kitágul, és a szivattyú dugattyúja lefelé mozog. Amint a szivattyúelem rekeszében a nyomás a nyomásfokozó szivattyú által létrehozott nyomás alá csökken, a bemeneti szelep kinyílik, és a folyamat megismétlődik.
Mivel a szivattyú teljesítménye meghaladja a motor üzemanyag-fogyasztását, a felesleges nagynyomású üzemanyag a nyomásszabályozó szelepen keresztül visszakerül az üzemanyagtartályba. Ez az üzemanyag szükségtelen melegítéséhez és az általános hatásfok csökkenéséhez vezet.
Nagynyomású akkumulátor (rail)
1 – nagynyomású akkumulátor; 2 - bemenet a nagynyomású üzemanyag-szivattyúból; 3 - nyomásérzékelő az akkumulátorban; 4 - üzemanyag-visszaáramlás az üzemanyagtartályba; 5 - az üzemanyag-befecskendező szelephez
A nagynyomású üzemanyag-szivattyú által generált nyomás az akkumulátoron és az üzemanyag-vezetékeken keresztül jut el az injektorhoz. Ugyanakkor az akkumulátorban lévő üzemanyag térfogata miatt a nagynyomású üzemanyag-szivattyú és a nyitó befecskendező szelepek által keltett üzemanyagnyomás-ingadozások csökkennek. A tüzelőanyagnak a nagy nyomás következtében kialakuló összenyomhatóságát akkumulátor hatás elérésére használják fel. Az üzemanyagnyomást egy mérőműszer méri, és egy nyomásszabályozó szelep tartja a kívánt szinten.
Nagynyomású üzemanyag-vezetékek
A nagynyomású üzemanyag-vezetékeket úgy tervezték, hogy az üzemanyagot a nagynyomású akkumulátorból a befecskendező szelepekbe továbbítsák, és ki kell bírniuk a motor működése során fellépő nagyfrekvenciás nyomásingadozásokat. Az üzemanyag-vezetékek acélból készülnek, külső átmérőjük 6 mm, belső átmérőjük 2,4 mm. Minden nagynyomású üzemanyag-vezetéknek azonos hosszúságúnak kell lennie. Az akkumulátor és az egyes üzemanyag-befecskendezők közötti távolságkülönbséget az üzemanyag-vezetékek meghajlítása kompenzálja.
Nyomásmérő
1 - elektromos érintkezők; 2 - nyomtatott áramkör és áramkör; 3 – membrán érzékelőelemmel; 4 - nagynyomású csatlakozás; 5 - érzékelő menet
A nyomásérzékelő jelet továbbít az ECU-nak, amely megfelel a nyomástárolóban lévő tényleges nyomásnak.
A nyomásérzékelő a következő elemekből áll:
- integrált érzékelőelem a testhez hegesztett;
- nyomtatott áramköri lap elektromos áramkörrel;
- érzékelőház elektromos csatlakozóval.
A lyukon keresztül nyomott üzemanyag az érzékelő membránjára hat, amelyre az érzékelőelem fel van szerelve (félvezető eszköz) nyomást elektromos jellé alakítani. A csatlakozó tüskéin és az elektromos áramkörön keresztül a generált és felerősített jel továbbítódik az ECU-hoz. Az érzékelő a következőképpen működik: ha a membrán alakja megváltozik, megváltozik a membránra ragasztott rétegek elektromos ellenállása. 1500 bar nyomásváltozás a membrán alakjának 1 mm-es változását eredményezi.
Az alkalmazott nyomástól függően az érzékelő kimeneti feszültsége 0-70 mV, erősítés után pedig 0,5-4,5 V. Az üzemanyag-befecskendező rendszer megfelelő működéséhez az akkumulátorban lévő nyomás pontos mérése szükséges. A működési tartományban a mérési pontosságnak±2%-on belül kell lennie. Ha a nyomásérzékelő meghibásodik, a nyomásszabályozó szelep átkapcsol «diafragma» és befecskendező rendszer, tartalék használatával (puha) függvény, előre meghatározott nyomásértéket vesz fel.
Nyomáshatároló szelep
A nyomáscsökkentő szelep ugyanazt a funkciót látja el, mint a túlnyomás szelep. Túlnyomás esetén a szelep nyitásával korlátozza a nyomást az akkumulátorban. A nyomáshatároló szelep nyitási nyomása 1500 bar.
A nyomáscsökkentő szelep egy mechanikus eszköz, amely a következő elemeket tartalmazza:
- ház külső menettel a nyomástárolóba csavarozható;
- az üzemanyag-visszavezető cső csatlakoztatása az üzemanyagtartályhoz;
- mozgatható dugattyú;
- tavaszi.
Fúvókák
Fúvóka: A - fúvóka zárva (mozdulatlanság); B - a fúvóka nyitva (üzemanyag-befecskendezés)
1 - üzemanyag visszatérő 2 - elektromos csatlakozó 3 - indítóelem (szolenoid szelep) 4 - üzemanyag bemenet a nyomástárolóból 5 - golyóscsap 6 - szivárgó nyílás 7 - tápnyílás 8 - szelepvezérlő rekesz 9 - szelepvezérlő dugattyú 10 - üzemanyag-ellátó csatorna a porlasztóhoz 11 - porlasztó tű
A fúvóka biztosítja, hogy a megfelelő mennyiségű tüzelőanyag kerüljön az égéstérbe. Pontosan a megfelelő pillanatban az ECU gerjesztő jelet küld a befecskendező mágnesszelepére, ami az üzemanyag-szállítás megkezdését jelenti. A befecskendezett üzemanyag mennyiségét a fúvóka nyitási ideje és a rendszerben uralkodó nyomás határozza meg. A nyomásszabályozó szelepből és az alacsony nyomású fokozatból visszatérő üzemanyag a nagynyomású üzemanyag-szivattyút kenő üzemanyaggal együtt az elosztócsőbe kerül.
A fúvóka a következő egységekből áll:
- porlasztó;
- hidraulikus rendszer;
- szolenoid szelep.
A nagynyomású menetes csatlakozásból származó üzemanyag a csatornán keresztül a porlasztóba, az ellátó nyíláson keresztül pedig a szelepvezérlő rekeszbe kerül. A szelepvezérlő rekesz a mágnesszelephez csatlakoztatott szivárgó nyíláson keresztül csatlakozik az üzemanyag visszatérő vezetékhez. A szivárgó lyuk lezárásakor a szelepvezérlő dugattyúra kifejtett hidraulikus erő meghaladja a szórótű kúpos végére ható nyomást. Ennek eredményeként a porlasztótű leereszkedik, és hermetikusan leállítja a nagynyomású üzemanyag-ellátást az égéstérbe.
Az injektor mágnesszelepének kinyitása szivárgási lyukat nyit, aminek következtében csökken a nyomás a szelepvezérlő szakaszban, ami a dugattyún lévő hidraulikus nyomást is csökkenti. Amint a hidraulikus erő kisebb lesz, mint a porlasztótű kúpos végére nehezedő nyomás, a porlasztótű kinyílik, és az üzemanyagot befecskendezik az égéstérbe. A porlasztótűnek ezt a hidraulikus erőnövelő rendszerrel történő közvetett vezérlését azért használják, mert a tű gyors kinyitásához szükséges erőket nem tudja közvetlenül a mágnesszelep generálni. A porlasztótű kinyitásához szükséges ún. pilot üzemanyag mennyiséget a ténylegesen a hengerbe befecskendezendő üzemanyag mennyiségen felül adjuk, és a mágnesszelephez csatlakoztatott szivárgó nyíláson keresztül a tüzelőanyag-visszavezető vezetékbe tápláljuk. szelep.
A szabályozandó üzemanyag mennyisége mellett a szelepemelő vezetőiben és a porlasztótűben is üzemanyagveszteség van.
A befecskendező szelep működése a motor működése és a nagynyomású üzemanyag-szivattyú általi nyomás alatt a következő négy szakaszra oszlik:
- fúvóka zárva (nagynyomású alkalmazással);
- kinyílik a fúvóka (az üzemanyag-befecskendezés kezdete);
- a fúvóka teljesen nyitva van;
- fúvóka zárása (az üzemanyag-befecskendezés vége).
Amikor a motor le van állítva, és nincs nyomás a nyomástárolóban, a porlasztórugó lezárja a fúvókát.
A fúvóka zárva
Álló helyzetben az injektor mágnesszelepe nem kap feszültséget, ezért zárva van. A szivárgó lyuk be van zárva, és a szeleprugó a golyót a szivárgónyílás fészkéhez nyomja. A nyomástárolóból származó nagy nyomás a szelepvezérlő kamrában megnő, és egyidejűleg jelen van a porlasztó tűkamrájának térfogatában. A vezérlődugattyú végfelületén kifejtett nyomásakkumulátor nyomása a porlasztótű rugóerejével együtt a tűt zárt helyzetben tartja a nyomásfokozatban kifejtett nyitóerőkkel szemben.
Kinyílik a fúvóka
A fúvóka álló helyzetben van. A mágnesszelepet olyan áram táplálja, amely lehetővé teszi a szelep gyors nyitását. Azonnal a mágnesszelephez táplált nagy áramerősség olyan áramerősségre csökken, amely elegendő ahhoz, hogy a mágnesszelepet nyitott helyzetben tartsa. Amikor a szivárgó nyílás kinyílik, az üzemanyag a szelepvezérlő dobozból a szelep feletti üregbe áramlik, és onnan a visszatérő vezetéken keresztül az üzemanyagtartályba.
A mágnesszelep által keltett erő meghaladja a rugó erejét, és a szivárgó nyílás kinyílik, ennek következtében csökken a nyomás a szelepvezérlő kamrában, ami a dugattyúra nehezedő hidraulikus nyomást is csökkenti. Amint a hidraulikus erő kisebb lesz, mint a porlasztótű kúpos végére nehezedő nyomás, a porlasztótű kinyílik, és az üzemanyagot befecskendezik az égéstérbe.
A porlasztótű nyitási sebességét a szivárgónyíláson és az adagolónyíláson áthaladó áramlási sebesség különbsége határozza meg. A vezérlődugattyú eléri a legfelső pozíciót, ahol az üzemanyag-áramlás által kialakított tüzelőanyag-párna van az üzemanyag-szivárgás és -adagoló nyílások között. Ebben a helyzetben a befecskendező fúvóka teljesen nyitva van, és az üzemanyagot a nyomásakkumulátorban lévő nyomással megegyező nyomáson fecskendezik be az égéstérbe.
Fúvóka zárása
A mágnesszelep feszültségmentesítése után a szeleprugó lefelé mozgatja az armatúrát, és a golyó lezárja a szivárgó lyukat. A horgony két részből áll. Azonban, bár az armatúra lemezt a váll vezérli, amikor lefelé mozog, lehet «visszaugrik» visszahúzó rugóval, hogy az armatúrára és a golyóra lefelé ne hatjanak erők.
A szivárgó lyuk lezárásakor a szelepvezérlő dugattyúra kifejtett hidraulikus erő meghaladja a szórótű kúpos végére ható nyomást. Ennek eredményeként a porlasztótű leereszkedik, és hermetikusan leállítja a nagynyomású üzemanyag-ellátást az égéstérbe. A porlasztótű sebességét az adagolónyíláson áthaladó áramlás határozza meg.