Расположение элементов системы впрыска «Common Rail» на дизельном 4–цилиндровом двигателе
1 – измеритель расхода воздуха; 2 – ECU; 3 – топливный насос высокого давления; 4 – аккумулятор высокого давления; 5 – топливные форсунки; 6 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 7 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 8 – топливный фильтр; 9 – датчик положения педали управления подачей топлива
Основным элементом системы впрыска топлива является топливный насос, который устанавливается на всех дизельных двигателях. Давление впрыска до 1350 бар необходимо для увеличения мощности до 160 кВт на цилиндр.
За последние годы разработано много систем впрыска дизельного топлива, в частности, прямого впрыска (Dl). При этом преследовалась задача не только увеличения мощности двигателя, но и уменьшения расхода топлива и шума и снижения токсичности отработавших газов. По сравнению с ранее использовавшимися системами система впрыска топлива Bosch «Common Rail» (аккумуляторная топливная система) для прямого впрыска топлива (Dl) обеспечивает более высокую гибкость при адаптации к системе питания дизельного двигателя, например:
- обширная область применения (для легковых и коммерческих автомобилей с выходными мощностями 30 кВт на цилиндр, а также и для грузовых автомобилей большой грузоподъемности, локомотивов и судов с выходными мощностями 200 кВт на цилиндр;
- высокие давления впрыска топлива до 1400 бар;
- изменения впрыска при запуске двигателя;
- возможность контрольного, главного и позднего впрыска;
- обеспечивает соответствие давления впрыска рабочему режиму двигателя.
Функционирование системы впрыска
Отличительная характеристика системы с общим трубопроводом «Common Rail» (аккумуляторной топливной системе) заключается в разделении узла, создающего давление, и узла впрыска топлива.
Основу системы составляет резервуар (аккумулятор). Давление впрыска не зависит от количества впрыскиваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Запас топлива под давлением находится в аккумуляторе высокого давления «Common Rail» и готов к впрыску. Количество впрыскиваемого топлива определяется по требованию водителя, а давление впрыска рассчитывается блоком управления (ECU) на основании информации от различных датчиков. ECU в точно установленный момент передает сигнал возбуждения к соленоиду форсунки, означающий начало подачи топлива. Количество впрыскиваемого топлива определяется периодом открытия распылителя и давлением в системе. ECU и датчики системы впрыска топлива включают:
- ECU;
- датчик частоты вращения коленчатого вала;
- датчик положения распределительного вала;
- датчик положения педали акселератора;
- датчик давления в системе с общим трубопроводом;
- датчик температуры охлаждающей жидкости;
- измеритель расхода воздуха.
На основании информации от вышеперечисленных датчиков и требования водителя (положение педали акселератора) ECU определяет мгновенную операционную характеристику двигателя и автомобиля в целом. Блок обрабатывает сигналы, выработанные датчиками и переданные по линиям связи, и на основании этой информации управляет системой впрыска в режиме открытого или закрытого контура. Частота вращения коленчатого вала двигателя измеряется датчиком частоты вращения коленчатого вала, а датчик положения распределительного вала определяет последовательность впрыска топлива (длина фазы). Электрический сигнал от потенциометра положения педали акселератора передает ECU сигнал о степени нажатия водителем на педаль акселератора.
Измеритель расхода воздуха передает ECU сигнал с данными относительно мгновенного потока воздуха, что позволяет рассчитать процесс полного сгорания топлива с минимальным содержанием вредных веществ в отработавших газах. Поскольку двигатель оборудован турбокомпрессором и регулировкой увеличения давления наддува, дополнительный датчик также измеряет это давление. При низкой наружной температуре и холодном двигателе ECU определяет момент впрыска и другие параметры, соответствующие особому эксплуатационному режиму. В зависимости от автомобиля и повышения требований к безопасности и комфорту для передачи информации ECU могут использоваться дополнительные датчики. На рисунке показан пример дизельного 4–цилиндрового двигателя с системой впрыска топлива «Common Rail».
Внимание! Показанное расположение элементов не соответствует их реальному расположению.
Основные функции
Основные функции системы заключаются в обеспечении впрыска требуемого количества топлива в строго определенный момент и под необходимым давлением. Это обеспечивает не только плавную работу дизельного двигателя, но и экономичное потребление топлива.
Дополнительные функции
Дополнительные функции в режиме работы в закрытом контуре и функции управления без обратной связи служат для уменьшения токсичности отработавших газов и расхода топлива и используются для улучшения безопасности, комфорта и удобства.
Например: рециркуляция отработавших газов (EGR), регулировка давления наддува воздуха, переключение передач, электронный иммобилайзер и т.д. Система CAN обеспечивает обмен данными с другими системами автомобиля. При диагностической проверке автомобиля можно извлечь данные, находящиеся в резерве данных системы.