Sistem de injecție de combustibil Common Rail
1 - pompa de combustibil de inalta presiune; 2 - filtru de combustibil; 3 - un rezervor de combustibil cu un filtru de combustibil preliminar și o pompă de combustibil de rapel; 4 - ECU; 5 - unitate de control pentru bujii incandescente; 6 - acumulator; 7 - acumulator de înaltă presiune (rail); 8 - senzor de presiune; 9 - supapă limitatoare de presiune; 10 - senzor temperatura combustibil; 11 - duză; 12 - bujie incandescente; 13 - senzor de temperatură lichid de răcire; 14 - senzor de viteza arborelui cotit; 15 - senzor de poziție arbore cu came; 16 - senzor de temperatură a aerului care intră în motor; 17 - senzor de presiune de supraalimentare (BPS); 18 - debitmetru de aer; 19 - turbocompresor; 20 - pozitionator EGR; 21 – o combinație de dispozitive; 22 - senzor de pozitie pedala de acceleratie; 23 - contacte de frână; 24 - porniți pedala de ambreiaj; 25 - senzor de viteza; 26 - unitate de control al vitezei vehiculului; 27 - compresor aer conditionat; 28 - unitate de control aer condiționat; 29 - instrument de diagnosticare cu conector
1 - rezervor de combustibil; 2 - filtrul de combustibil preliminar; 3 - pompa de alimentare de rapel; 4 - filtru de combustibil; 5 - conducte de combustibil de joasă presiune; 6 - pompa de combustibil de inalta presiune; 7 - conducte de combustibil de înaltă presiune; 8 - acumulator de înaltă presiune (rail); 9 - duze cu control electromagnetic, înșurubate în chiulasă; 10 - conducta de retur combustibil; 11 - ECU
Sistemul de combustibil Common Rail include treapta de combustibil de joasă presiune și treapta de combustibil de înaltă presiune și ECU (11).
Alimentare cu combustibil de joasă presiune
Livrarea combustibilului de joasă presiune Common Rail include:
- rezervor de combustibil cu prefiltru;
- pompa de alimentare de rapel;
- filtru de combustibil;
- conducte de combustibil de joasă presiune.
Amorsarea pompei de combustibil
Pompa electrică de amorsare a combustibilului cu prefiltru de combustibil furnizează continuu o anumită cantitate de combustibil din rezervorul de combustibil către pompa de combustibil de înaltă presiune. Pompa nu numai că furnizează combustibil, ci, în limitele sistemului de siguranță, trebuie să oprească alimentarea cu combustibil în cazul unui accident, adică. cu contactul pus si motorul oprit.
Pompa de combustibil este formată din trei elemente principale:
- pompa;
- motor electric;
- acoperă.
Filtru de combustibil
Curățarea insuficientă a combustibilului poate duce la deteriorarea ansamblurilor pompelor de combustibil de înaltă presiune, supapelor de livrare și duzelor injectoarelor. Filtrul de combustibil curăță combustibilul înainte ca acesta să intre în pompa de combustibil de înaltă presiune și astfel previne uzura prematură a părților sensibile ale pompei.
Combustibilul diesel poate conține apă sau într-o formă legată (emulsie), sau în formă liberă (de exemplu, condensarea vaporilor de apă atunci când temperatura se schimbă). Dacă apa pătrunde în sistemul de injecție, aceasta poate duce la coroziunea elementelor sistemului de injecție, astfel încât este instalată o alarmă de avertizare care aprinde o lampă de avertizare în tabloul de instrumente dacă este necesar să se scurgă apa din filtrul de combustibil.
Alimentare cu combustibil de înaltă presiune
Livrarea combustibilului de înaltă presiune Common Rail include:
- pompa de combustibil de inalta presiune cu supapa de reglare a presiunii;
- conducte de combustibil de înaltă presiune;
- acumulator de înaltă presiune (rail) cu senzor de presiune, limitator de presiune, limitator de debit, duze;
- conducta de retur de combustibil.
Pompă de combustibil de înaltă presiune
Pompă de combustibil de înaltă presiune (reprezentarea schematică a unei secțiuni longitudinale)
1 - arbore de antrenare; 2 - came excentrica; 3 – element pompa cu piston pompa; 4 - compartimentul elementului pompa; 5 - supapă de aspirație; 6 - supapa de evacuare; 7 - sigiliu; 8 - racord de înaltă presiune la acumulatorul de presiune; 9 - robinet cu bilă; 10 – retur combustibil; 11 - alimentare cu combustibil de la pompa de alimentare cu combustibil; 12 - supapă de siguranță cu orificiu de accelerație; 13 - alimentarea cu combustibil sub presiune scăzută a elementului pompei
Pompă de combustibil de înaltă presiune (reprezentarea schematică a unei secțiuni transversale)
1 - arbore de antrenare; 2 - came excentrica; 3 – element pompa cu piston pompa; 4 - supapă de aspirație; 5 - supapa de evacuare; 6 - intrare
Pompa de combustibil de înaltă presiune furnizează combustibil la o presiune de 1350 bar prin conductele de combustibil de înaltă presiune către acumulatorul de înaltă presiune.
Pompa de combustibil de înaltă presiune este situată la limita dintre treptele de presiune scăzută și înaltă a combustibilului. În toate condițiile de funcționare, durata de viață a pompei de combustibil corespunde duratei de viață a vehiculului.
Pompa de combustibil este lubrifiată cu motorină. Combustibilul este comprimat de trei pistoane așezate radial la un unghi de 120°unul față de celălalt. Pompa furnizează trei porțiuni de combustibil pe rotație a arborelui cotit. Pentru un motor diesel cu o cilindree de 2,0 litri, care funcționează la o turație nominală a arborelui cotit și o presiune generată de 1350 bar, este necesară o putere de 3,8 kW pentru a antrena pompa, ținând cont de eficiența mecanică. aproximativ 90%.
Funcționarea pompei
Pompa de alimentare cu combustibil furnizează combustibil printr-un filtru cu separator de apă la admisia și supapa de siguranță a pompei de combustibil de înaltă presiune. Combustibilul prin deschiderea clapetei de accelerație a supapei de siguranță lubrifiază părțile mobile ale pompei și, de asemenea, o răcește. Un arbore de antrenare cu came excentrice deplasează cele trei pistonuri ale pompei în sus și în jos, în funcție de forma camei. De îndată ce presiunea de alimentare depășește presiunea de deschidere a supapei de siguranță (0,5... 1,5 bar), pompa de rapel forțează combustibilul prin supapa de admisie a pompei de înaltă presiune în compartimentul elementului pompei, al cărui piston se mișcă în jos (accident vascular cerebral de admisie). Supapa de admisie se închide atunci când pistonul pompei trece prin BDC și deoarece combustibilul nu poate curge din camera elementului pompei, acesta este comprimat indiferent de presiunea de alimentare.
Creșterea presiunii deschide supapa de evacuare și de îndată ce se atinge o presiune egală cu presiunea din acumulator, combustibilul comprimat intră în circuitul de înaltă presiune. Pistonul pompei continuă să livreze combustibil până când atinge PMS (cursa de injecție), dupa care presiunea scade si supapa de evacuare se inchide. Combustibilul rămas în compartimentul elementului pompei se extinde, iar pistonul pompei se mișcă în jos. De îndată ce presiunea din compartimentul elementului de pompare scade sub presiunea creată de pompa de rapel, supapa de admisie se deschide și procesul se repetă.
Deoarece capacitatea pompei depășește consumul de combustibil al motorului, surplusul de combustibil de înaltă presiune este returnat în rezervorul de combustibil prin supapa de control al presiunii. Acest lucru duce la încălzirea inutilă a combustibilului și la o scădere a eficienței generale.
Acumulator de inalta presiune (rail)
1 – acumulator de înaltă presiune; 2 - intrare de la pompa de combustibil de înaltă presiune; 3 - senzor de presiune în acumulator; 4 - întoarcerea combustibilului în rezervorul de combustibil; 5 - la injectorul de combustibil
Presiunea generată de pompa de combustibil de înaltă presiune este distribuită prin acumulator și conductele de combustibil către injector. În același timp, datorită volumului de combustibil din acumulator, fluctuațiile de presiune a combustibilului create de pompa de combustibil de înaltă presiune și injectoarele cu deschidere sunt reduse. Compresibilitatea combustibilului ca o consecință a presiunii înalte este utilizată pentru a obține un efect de acumulator. Presiunea combustibilului este măsurată cu un manometru și menținută la nivelul dorit de o supapă de reglare a presiunii.
Conducte de combustibil de înaltă presiune
Conductele de combustibil de înaltă presiune sunt proiectate pentru a transfera combustibil de la acumulatorul de înaltă presiune la injectoare și trebuie să reziste la fluctuațiile de presiune de înaltă frecvență care apar în timpul funcționării motorului. Conductele de combustibil sunt realizate din oțel și au un diametru exterior de 6 mm și un diametru interior de 2,4 mm. Toate conductele de combustibil de înaltă presiune trebuie să aibă aceeași lungime. Diferența de distanță dintre baterie și fiecare injector de combustibil este compensată prin îndoirea conductelor de combustibil.
Contor de presiune
1 - contacte electrice; 2 - placa de circuit imprimat si circuit de circuit; 3 – diafragma cu element senzor; 4 - racord de înaltă presiune; 5 - filet senzor
Senzorul de presiune transmite un semnal către ECU care corespunde presiunii reale din acumulatorul de presiune.
Senzorul de presiune este format din următoarele elemente:
- element senzor integrat sudat pe corp;
- placa de circuit imprimat cu circuit electric;
- carcasa senzorului cu conector electric.
Combustibilul sub presiune prin orificiu acționează asupra diafragmei senzorului, pe care este instalat elementul senzor (dispozitiv semiconductor) transformarea presiunii într-un semnal electric. Prin pinii conectorului și circuitul electric, semnalul generat și amplificat este transmis către ECU. Senzorul funcționează astfel: când se modifică forma diafragmei, rezistența electrică a straturilor lipite de diafragmă se modifică. O modificare a presiunii de 1500 bar duce la o modificare a formei diafragmei cu 1 mm.
În funcție de presiunea aplicată, tensiunea de ieșire a senzorului variază de la 0 la 70 mV și, după amplificare, este de 0,5–4,5 V. Măsurarea precisă a presiunii în acumulator este necesară pentru funcționarea corectă a sistemului de injecție a combustibilului. În domeniul de operare, precizia de măsurare trebuie să fie în intervalul±2%. Dacă senzorul de presiune se defectează, supapa de control a presiunii comută la «diafragmă» și sistem de injecție, folosind o rezervă (moale) funcția, ia o valoare predeterminată a presiunii.
Supapă limitatoare de presiune
Supapa de limitare a presiunii îndeplinește aceeași funcție ca și supapa de suprapresiune. În caz de suprapresiune, supapa, prin deschidere, limitează presiunea din acumulator. Presiunea de deschidere a supapei limitatoare de presiune este de 1500 bar.
Supapa de limitare a presiunii este un dispozitiv mecanic care include următoarele elemente:
- carcasă cu filet exterior pentru înșurubare în acumulatorul de presiune;
- racordarea conductei de retur de combustibil la rezervorul de combustibil;
- piston mobil;
- arc.
Duze
Duză: A - duză închisă (imobilitate); B - duza deschisă (injecție de combustibil)
1 - retur combustibil 2 - conector electric 3 - element de pornire (valva selenoida) 4 - admisie combustibil de la acumulatorul de presiune 5 - supapă cu bilă 6 - orificiu de scurgere 7 - orificiu de alimentare 8 - compartiment de control al supapei 9 - piston de control al supapei 10 - canal de alimentare cu combustibil către atomizor 11 - acul atomizatorului
Duza asigură furnizarea cantității potrivite de combustibil în camera de ardere. Exact la momentul potrivit, ECU trimite un semnal de excitare către solenoidul injectorului, ceea ce înseamnă începerea livrării combustibilului. Cantitatea de combustibil injectat este determinată de perioada de deschidere a duzei și de presiunea din sistem. Combustibilul care se întoarce de la supapa de control a presiunii și treapta de joasă presiune este alimentat în colector împreună cu combustibilul care a lubrifiat pompa de combustibil de înaltă presiune.
Duza este formată din următoarele unități:
- pulverizator;
- sistem hidraulic;
- valva selenoida.
Combustibilul de la racordul filetat de înaltă presiune este alimentat prin canal către atomizor și prin orificiul de alimentare către compartimentul de control al supapei. Compartimentul de control al supapei este conectat la conducta de retur de combustibil printr-un orificiu de scurgere conectat la supapa solenoidală. La închiderea orificiului de scurgere, forța hidraulică aplicată pistonului de control al supapei depășește forța generată de presiunea pe capătul conic al acului de pulverizare. Ca urmare, acul de atomizor coboară și oprește ermetic alimentarea cu combustibil de înaltă presiune a camerei de ardere.
Deschiderea supapei solenoidului injectorului deschide o gaură de scurgere, determinând scăderea presiunii în secțiunea de control a supapei, ceea ce reduce și presiunea hidraulică asupra pistonului. De îndată ce forța hidraulică devine mai mică decât forța de la presiunea pe capătul conic al acului de atomizor, acul de atomizor se deschide și combustibilul este injectat în camera de ardere. Acest control indirect al acului de atomizor folosind un sistem hidraulic de creștere a forței este utilizat deoarece forțele necesare pentru deschiderea rapidă a acului nu pot fi generate direct de supapa solenoidală. Așa-numita cantitate de combustibil pilot necesară pentru a deschide acul atomizorului este furnizată în plus față de cantitatea de combustibil care trebuie de fapt injectată în cilindru și este alimentată în conducta de retur de combustibil printr-un orificiu de scurgere conectat la solenoid. supapă.
Pe lângă cantitatea de combustibil de controlat, există și pierderi de combustibil în ghidajele de ridicare a supapelor și acul de atomizor.
Acțiunea injectorului în timpul funcționării motorului și presurizarea de către pompa de combustibil de înaltă presiune este împărțită în următoarele patru etape:
- duza închisă (cu aplicare de înaltă presiune);
- se deschide duza (începerea injecției de combustibil);
- duza este complet deschisă;
- închiderea duzei (sfârşitul injecţiei de combustibil).
Când motorul este oprit și nu există presiune în acumulatorul de presiune, arcul atomizorului închide duza.
Duza închisă
Când staționează, electrovalva injectorului nu este alimentată și, prin urmare, este închisă. Orificiul de scurgere este închis și arcul supapei apasă mingea pe scaunul orificiului de scurgere. Presiunea ridicată din acumulatorul de presiune crește în camera de control al supapei și este prezentă simultan în volumul camerei acului atomizorului. Presiunea acumulatorului de presiune aplicată la capătul pistonului de comandă, împreună cu forța de arc a acului de atomizor, ține acul în poziția închisă împotriva forțelor de deschidere aplicate în treapta de presiune.
Se deschide duza
Duza este în poziție staționară. Electrovalva este alimentată de un curent care permite deschiderea rapidă a supapei. Imediat, curentul mare furnizat solenoidului este redus la un curent suficient pentru a menține supapa solenoidală în poziție deschisă. Când orificiul de scurgere se deschide, combustibilul curge din cutia de control al supapei în cavitatea de deasupra supapei și de acolo prin conducta de retur la rezervorul de combustibil.
Forța generată de solenoid depășește forța arcului și orificiul de scurgere se deschide, rezultând o scădere a presiunii în camera de control a supapei, ceea ce reduce și presiunea hidraulică asupra pistonului. De îndată ce forța hidraulică devine mai mică decât forța de la presiunea pe capătul conic al acului de atomizor, acul de atomizor se deschide și combustibilul este injectat în camera de ardere.
Viteza de deschidere a acului de atomizor este determinată de diferența de viteză a curgerii prin orificiul de scurgere și orificiul de alimentare. Pistonul de control ajunge în poziția de sus, unde există o pernă de combustibil formată din fluxul de combustibil între porturile de scurgere și de livrare. În această poziție, duza injectorului este complet deschisă și combustibilul este injectat în camera de ardere la o presiune egală cu presiunea din acumulatorul de presiune.
Închiderea duzei
După ce electrovalva este dezactivată, arcul supapei mișcă armătura în jos și bila închide orificiul de scurgere. Ancora este formată din două părți. Cu toate acestea, deși placa armăturii este controlată de umăr atunci când se deplasează în jos, se poate «primăvara înapoi» cu un arc de revenire astfel încât să nu existe forțe care să acționeze în jos asupra armăturii și bilei.
La închiderea orificiului de scurgere, forța hidraulică aplicată pistonului de control al supapei depășește forța generată de presiunea pe capătul conic al acului de pulverizare. Ca urmare, acul de atomizor coboară și oprește ermetic alimentarea cu combustibil de înaltă presiune a camerei de ardere. Viteza acului de atomizor este determinată de fluxul prin orificiul de alimentare.