Приборы системы питания Common Rail. Топливная рампа, датчик расхода топлива и клапан ограничения давления.
Аккумулятор высокого давления (топливная рампа)
Рампа или аккумулятор высокого давления (Rail) принимает от ТНВД и хранит топливо под высоким давлением. Включение в систему питания этой своеобразной емкости для хранения запаса топлива под высоким давлением позволяет решать одну из характерных для дизеля и других систем впрыска проблем — уменьшить пульсацию давлений в трубках, подводящих топливо к форсункам.
Не секрет, что трубка высокого давления является слабым звеном цепочки, организующей подачу топлива в классической системе впрыска (дизеля или бензинового двигателя Common Rail). Порционная подача топлива непосредственно к форсункам от ТНВД приводит к тому, что соединяющая эти агрегаты трубка выглядит, образно говоря, как мягкий резиновый шланг, по которому перекатываются шарики.
Конечно же, даже верхпрочный металл может не выдержать такую цикличную нагрузку, особенно, когда частота перекатывания «шариков» топлива совпадет с собственной частотой колебаний трубки, т.
Кроме этого, рампа обеспечивает относительное постоянство давления впрыскивания при открытии форсунки.
Аккумулятор высокого давления в общем виде имеет форму трубки (рис. 1). В зависимости от конструкции двигателя конкретное исполнение аккумулятора может иметь разные формы.
На аккумулятор могут устанавливаться датчик давления топлива и клапан ограничения давления. В качестве дополнительного оборудования могут устанавливаться ограничители расхода топлива и клапан регулирования давления, если он не расположен на ТНВД.
Топливо из ТНВД направляется через магистраль высокого давления к впускному штуцеру аккумулятора (рампы). Из топливной рампы оно распределяется по отдельным форсункам.
Давление внутри аккумулятора измеряется датчиком давления топлива (рис. 2) и ограничивается клапаном регулирования давления (рис. 3) до максимально допустимой величины в зависимости от параметров конкретной системы впрыска.
Через ограничитель расхода топлива, который дросселирует поток топлива, последнее под давлением поступает к форсункам.
Объем аккумулятора (рампы) постоянно наполнен топливом, находящимся под давлением. Величина этого давления поддерживается на постоянном уровне даже при больших нагрузках на двигатель, когда возрастает расход топлива через форсунки.
***
Клапан регулирования давления
Клапан регулирования давления устанавливает величину давления в аккумуляторе высокого давления (топливной рампе) в зависимости от нагрузки на двигатель.
При падении давления в топливной рампе клапан закрывается и размыкает контуры высокого и низкого давления.
Клапан регулирования давления 3 (рис. 2, а ) устанавливается либо непосредственно на ТНВД, либо отдельно. Крепится через фланец к корпусу ТНВД или аккумулятору высокого давления.
Якорь 2 прижимает шарик 1 клапана к седлу под действием пружины клапана 4 так, чтобы разъединить контуры высокого и низкого давления.
Включенный электромагнит 3 перемещает якорь, прикладывая дополнительное усилие к прижатию шарика к седлу.
Весь якорь омывается топливом, которое смазывает трущиеся поверхности и отводит лишнее тепло.
Рис.2, а. Клапан регулирования давления:
1 — щарик клапана; 2 — якорь; 3 — электромагнит; 4 — пружина клапана; 5 — электрический штекер
Клапан регулирования давления имеет два контура:
- медленный (электрический) контур регулирует среднюю изменяющуюся величину давления в аккумуляторе высокого давления;
- быстрый (гидромеханический) контур выравнивает высокочастотные колебания давления.
Принцип работы клапана рассмотрим для двух позиций.
Клапан регулирования давления отключен.
От аккумулятора или на выхода ТНВД топливо под высоким давлением подается ко входу клапана. Так как обесточенный электромагнит не развивает никаких усилий, сила давления топлива преодолевает силу действия пружины. Клапан открывается и остается в таком положении большее или меньшее время в зависимости от цикловой подачи.
Клапан регулирования давления включен.
Если необходимо повысить величину давления, то сила действия электромагнита дополняет силу давления пружины. Якорь смещается вниз, уменьшая диаметр проходного сечения, до тех пор, пока объединенное усилие электромагнита и пружины не уравновесится давлением топлива. Затем якорь остается в этом положении, поддерживая постоянное давление.
Величина давления может варьироваться в зависимости от изменения величины подачи топлива в аккумулятор.
Давление в клапане может снижаться также из-за увеличения расхода топлива, впрыскиваемого через форсунки.
Усилие электромагнита пропорционально силе управляющего тока. Управление клапаном осуществляется ШИМ-сигналом. Благодаря этому регулируется расход топлива на слив. Тактовая частота в 1 кГц достаточна для того, чтобы избежать возмущающих движений якоря и соответственно колебаний давления в топливном аккумуляторе.
В более современных системах впрыска регулирование давления происходит дозировкой количества топлива, поданного к ТНВД. Таким образом, уменьшаются энергетические потери.
***
Клапан ограничения давления
Клапан ограничения давления поддерживает определенную величину давления в аккумуляторе, выполняя фактически роль редукционного (предохранительного) клапана. Несмотря на одинаковый принцип работы, на разных моделях двигателей внешне этот клапан может отличаться (см. рисунок 3).
Механический клапан ограничения давления включает следующие конструктивные элементы:
- корпус с наружной резьбой для вворачивания в топливную рампу и с внутренней резьбой для вворачивания упора сердечника клапана и присоединения магистрали обратного слива;
- подвижный сердечник клапана;
- пружину клапана.
Принцип работы этого устройства не отличается от общего принципа функционирования механических клапанов ограничения давления.
Корпус клапана со стороны аккумулятора имеет канал, запираемый конусом сердечника клапана. Пружина плотно прижимает конус к седлу клапана при нормальном рабочем давлении, так что аккумулятор (рампа) остается закрытым.
В случае, когда величина давления в аккумуляторе превысит рабочее значение, конус под действием давления отходит от седла и находящееся под высоким давлением топливо через перепускные каналы отводится в магистраль обратного слива.
В результате давление топлива в топливной рампе снижается до оптимального (для данной системы) уровня.
***
Ограничитель расхода топлива
Ограничитель расхода топлива в системе Common Rail применяют, в частности, на двигателях тяжелых грузовых автомобилей. Он предназначен для предотвращения маловероятного случая, когда форсунка увеличивает продолжительность впрыскивания, например в случае зависания иглы.
Чтобы выполнить эту задачу, ограничитель при превышении максимально допустимого количества поступающего из аккумулятора топлива перекрывает магистраль к соответствующей форсунке.Ограничитель расхода топлива (рис. 4) состоит из металлического корпуса 5, на торцах которого выполнена резьба (наружная или внутренняя) для ввинчивания в аккумулятор высокого давления и для соединения с магистралью, ведущей к форсунке.
Внутри ограничителя расхода топлива находится сердечник 3, отжимаемый пружиной 4 в направлении аккумулятора высокого давления (топливной рампы).
Рис. 4 . Ограничитель расхода топлива (схема):
1 — канал со стороны топливной рампы; 2 — ограничительная шайба; 3 — сердечник ограничителя; 4 — пружина ограничителя; 5 — корпус ограничителя; 6 — канал со стороны форсунки; 7 — седло сердечника ограничителя; 8 — дроссельное отверстие
Работа в обычном режиме
В положении покоя сердечник 3 упирается в ограничительную шайбу 2.
Открытие форсунки в момент впрыскивания топлива немного снижает давление в ведущей к ней магистрали. В результате сердечник под действием потока топлива из аккумулятора смещается к форсунке ( на рис. 4 – вниз), вытесняя при этом смещении некоторое количество топлива для поддержания необходимого давления в магистрали.
Когда впрыскивание завершается, сердечник останавливается, не доходя до седла 7. Затем пружина 4 отжимает его назад в исходное положение против потока топлива, продолжающего перетекать к уже закрывшейся форсунке через дроссельные отверстия 8.
Параметры пружины и дроссельных отверстий подобраны таким образом, что даже при максимальной подаче топлива (включая резервный запас) сердечник способен вернуться в исходное положение, в котором пребывает до начала следующего цикла впрыскивания.
Работа с большой утечкой топлива
Если расход топлива при впрыске значительно превышает необходимый уровень, то под действием сильного потока топлива сердечник садится в седло и перекрывает доступ топлива к форсунке.
До остановки двигателя сердечник остается в этом положении, а затем пружина возвращает его назад.
Работа с малой утечкой топлива
Если расход топлива при впрыскивании незначительно превышает необходимый уровень, то после нескольких циклов впрыска сердечник ограничителя постепенно смещается к седлу, а затем точно так же, как и в случае с большой у течкой топлива, перекрывает подачу топлива к форсунке до остановки дизеля.
Топливоподкачивающий насос системы питания Common Rail
Главная страница
- Страничка абитуриента
Дистанционное образование
- Группа ТО-81
- Группа М-81
- Группа ТО-71
Специальности
- Ветеринария
- Механизация сельского хозяйства
- Коммерция
- Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
- Инженерная графика
- МДК.
01.01. «Устройство автомобилей» - Карта раздела
- Общее устройство автомобиля
- Автомобильный двигатель
- Трансмиссия автомобиля
- Рулевое управление
- Тормозная система
- Подвеска
- Колеса
- Кузов
- Электрооборудование автомобиля
- Основы теории автомобиля
- Основы технической диагностики
- Основы гидравлики и теплотехники
- Метрология и стандартизация
- Сельскохозяйственные машины
- Основы агрономии
- Перевозка опасных грузов
- Материаловедение
- Менеджмент
- Техническая механика
- Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
- «Инженерная графика»
- «Техническая механика»
- «Двигатель и его системы»
- «Шасси автомобиля»
- «Электрооборудование автомобиля»
Система впрыска Common Rail | World Of Man Dreams
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.
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 включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.
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.
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 электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.
Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.
Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечиваетсистема управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя.
Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик(лямбда-зонд) и другие.
Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.
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 и 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).
Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:
- первое поколение – 140 МПа, с 1999 года;
- второе поколение – 160 МПа, с 2001 года;
- третье поколение – 180 МПа, с 2005 года;
- четвертое поколение – 220 МПа, с 2009 года.
Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность
Двигатель автомобиля Система впрыска Система впрыска Common Rail Системы автомобилей
Рейка высокого давления для систем Common-Rail
Индивидуальные варианты для каждого сегмента
Рейки высокого давления производства Bosch доступны для уровней давления от 1400 бар до 2700 бар.
Они используются для всех дорожных применений в автомобилях до большегрузных транспортных средств и для всех внедорожных применений. Рельсы имеют модульную конструкцию и могут быть специально адаптированы к потребностям заказчика или приспособлены к спецификациям применения. Варианты, разработанные специально для каждого сценария применения, отличаются друг от друга, например, сборочными компонентами рельса, длиной рельса, количеством соединений высокого давления, концепцией монтажа на двигателе и сроком службы.
Рейка высокого давления HRF-27 6 Цилиндр
Рейка высокого давления HRF-25 4 Цилиндр
Рейка высокого давления HRF-14 2 Цилиндр
Рейка высокого давления HRF-20 OHW 4 Цилиндр для внедорожной техники
Рейка высокого давления HRFN25 6 Цилиндр с клапаном регулировки давления PCVN25 для коммерческих автомобилей
Рейка высокого давления HRFN18 Baseline 6 Цилиндр для коммерческих автомобилей
В зависимости от конфигурации системы на рампу высокого давления устанавливаются различные компоненты в сборе с рампой.
Датчик давления в рампе (ДДП), установленный на рампе высокого давления, сообщается с блоком управления. Передаваемые значения давления служат для регулирования давления в системе и управления форсунками. Клапан регулирования давления (PCV, PCVN) задает системное давление, подаваемое блоком управления в рампе. Клапан ограничения давления (PLV) снижает давление в системе в случае перегрузки и, таким образом, защищает другие компоненты впрыска от повреждения.
Клапан регулирования давления PCV3-27
Клапан ограничения давления PLV5-20
Датчик давления в рампе RPS4-18
Клапан регулирования давления PCVN25
Эксплуатация рампы высокого давления
Рампа высокого давления объединяет насос и форсунки как центральный гидравлический компонент. Он хранит сжатое топливо и подает его к форсункам.
Импульсы давления возникают в рампе высокого давления в результате процесса впрыска.
Сохраненный объем высокого давления сводит их к минимуму. Это повышает точность количества впрыскиваемого топлива, что является важным вкладом в снижение выбросов и расхода топлива.
ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОДУКТА ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ
- Вклад в контроль впрыска топлива
- Высокая устойчивость к давлению благодаря высокотехнологичным технологиям производства
- Широкий ассортимент продукции для всех сегментов рынка
- Рельсовые сборные компоненты, адаптированные к системе
Давление в рампе или продолжительность работы форсунки
Последние сообщения
Как следует настраивать дизель Common Rail
Слова Эндрю Леймрота новые дизельные двигатели Common Rail. Итак, как узнать, как эффективно настроить дизель?
Дизельные двигатели — это двигатели «постоянного объема», что означает, что объем воздуха, поступающего в двигатель, не ограничен, а сгорание регулируется только количеством впрыскиваемого дизельного топлива.
В современных дизелях фазы газораспределения не меняются, а время, в течение которого форсунка открыта (длительность форсунки), изменяется лишь незначительно от холостого хода до красной зоны. На самом деле, по мере того, как число оборотов в минуту и нагрузка становятся выше, сгорание имеет меньше времени, чтобы произойти, поэтому более длительное открытие форсунки (изменение продолжительности работы форсунки) будет неэффективным для увеличения мощности.
Думайте об увеличении времени действия инъектора, как о боксёрском мешке. Если вы ударите по мешку рядом с собой (поршень в начале такта сгорания), мешок получит полный удар. Но если вы ударяете по мешку, когда он удаляется от вас (поршень движется вниз на такте сгорания), мешок получает меньший удар (поршень получает меньший толчок).
То же самое касается увеличения продолжительности работы инжектора. Чтобы добавить больше мощности, форсунка должна быть открыта намного дольше, чтобы впустить больше топлива, чтобы получить дополнительный удар по уже удаляющемуся поршню.
Но это не самый эффективный способ настроить дизель на большую мощность, учитывая, что вам нужно будет добавить много топлива, чтобы попасть в опускающийся поршень.
Так как же производитель быстрее помещает больше топлива в камеру сгорания при увеличении оборотов? Просто… он увеличивает давление топлива в цифровом виде, чтобы вы могли получить больше топлива за то же время. Давление в рампе может составлять всего 3000 фунтов на квадратный дюйм на холостом ходу и достигать 22 000 фунтов на квадратный дюйм в максимальной точке сочетания нагрузки и оборотов.
Представьте себе садовый шланг с низким уровнем распыления. Когда вы больше открываете кран, вы получаете значительное увеличение объема воды и еще более мелкую струю от небольшого увеличения давления. То же самое относится и к дизельному топливу Common Rail: при низкой нагрузке создается низкое давление, а при высокой нагрузке — большее давление и более точная форма распыления.
Дизельные чипы хорошего качества, корректно изменяющие давление в рампе с цифровой точностью, надежно настраиваются так, как задумал производитель.