Фильтр тонкой очистки топлива

 

Загрязняющие примеси в топливе могут привести к повреждению элементов ТНВД, нагнетательных клапанов и форсунок. Это требует установки топливного фильтра, кото­ рый должен удовлетворять требованиям

Рис. 12 Фильтр тонкой очистки топлива

 

1 - крышка фильтра, 2 - вход топлива, 3 - бумаж­ ный фильтрующий элемент, 4 - корпус, 5 - каме­ ра - сепаратор воды (конденсата), 6 - пробка для слива воды, 7 - выход топлива.

 

 

 

 

конкретной топливной системы дизеля, ибо

 

в противном случае безошибочная работа и длительный срок службы компонентов сис­ темы не могут быть гарантированы. Дизель­ ное топливо может также содержать воду или

 

в виде эмульсии, или в свободном виде (кон­ денсат из-за температурных перепадов) и, если вода присутствует в компонентах топ­ ливной системы, то это приводит к их повреж­ дению в результате коррозии.

 

Подобно топливным системам других типов, система Common Rail также требует установки фильтра тонкой очистки топлива с сепаратором воды (рис. 12), откуда вода может удаляться через определенные интер­ валы времени. Все увеличивающееся число дизелей, устанавливаемых на легковые автомобили, привело к появлению автома­ тического индикатора наличия воды в виде контрольной лампы, которая сигнализирует

 

о необходимости слива воды из камеры фильтра (это обязательно для стран, исполь­ зующих дизельное топливо с большим содер­ жанием воды).

 

Ступень высокого давления

 

Кроме создания высокого давления в сту­ пени высокого давления предусматривается распределение топлива по цилиндрам и дозирование топлива. Наиболее важными компонентами ступени высокого давления являются (рис. 13):

 

- ТНВД (1) с клапаном прекращения подачи

 

(2) и регулятором давления (3);

 

- аккумулятор топлива (5);

 

- датчик деления топлива (6) в аккумуляторе;

 

- предохранительный клапан (7) (регулятор давления);

 

- ограничитель подачи (8);

 

- форсунки (9);

 

- ЭБУ (10).

 

ТНВД

 

Назначение ТНВД (рис. 14 и 15), установленный между

 

линией низкого давления и ступенью высо­ кого давления, служит для создания необ­ ходимого высокого давления в течение всего срока службы автомобиля.

 

Он также включает в себя устройство для обеспечения пусковой подачи и для быстрого повышения давления в аккумуляторе.

 

ТНВД постоянно создает высокое давле­ ние в топливной системе, как это требуется аккумулятором топлива. Это, следовательно, означает, что в отличие от обычных топлив­ ных систем дизелей, давление топлива не должно специально повышаться для совер­ шения каждого рабочего цикла.

 

Рис. 13 Ступень высокого давления в аккумуляторной топливной системе Common Rail

 

ТНВД,

Клапан прекращения подачи топлива,

Регулятор давления,

Линия высокого давления,

Аккумулятор топлива,

Датчик давления топлива в аккумуляторе,

Клапан-регулятор давления,

Ограничитель подачи,

Форсунка,

ЭБУ.

 

ТНВД (продольный разрез)

 

1 - вал привода, 2 - кулачок, 3 - насосный элементе плунжером, 4 - надплунжерная камера, 5 - впуск­ной клапан, 6 - электромагнитный клапан прекращения подачи топлива, 7 - выпускной клапан, 8 - уплот­ нитель, 9 - штуцер соединения с аккумулятором, 10 - регулятор давления, 11 - шариковый клапан, 12 - возврат топлива, 13 - вход топлива от топливоподкачивающего насоса, 14 - противодренажный клапан с дросселем, 15 - канал низкого давления к насосному элементу.

 

 

	Устройство и конструкция	механического КПД порядка 90%. Более
	Установка ТНВД на двигатель должна быть	высокая потребная мощность (больше теоре­
	предпочтительно на том же месте, что и для	тически необходимой) может быть резуль­
	обычного ТНВД распределительного типа.	татом возврата топлива из форсунок и через
	Привод ТНВД осуществляется от коленчатого	регулятор давления.
	вала двигателя (половина частоты вращения	Работа ТНВД
	вала двигателя, но не более 3000 мин1) че­
	рез муфту, шестеренчатую передачу, цепь	Топливо из топливного бака подается на
	или зубчатый ремень. Смазка осуществляет­	вход ТНВД (рис. 14 позиция 13) топливо­
	ся подаваемым ТНВД дизельным топливом.	подкачивающим насосом через фильтр тон­
	В зависимости от располагаемого прост­	кой очистки топлива с сепаратором воды.
	ранства, редукционный клапан устанавлива­	Далее топливо проходит через противодре-
	ется непосредственно на ТНВД или отдельно.	нажный клапан (14) с дросселем в контур
	Топливо внутри ТНВД сжимается тремя	смазки и охлаждения ТНВД. Вал привода (1)
	радиально расположенными плунжерами	с кулачком (2) приводит в поступательно­
	под углом 120° друг к другу. Поскольку имеют	возвратное движение три плунжера (3) в соот­
	место три рабочих хода подачи на каждый	ветствии с формой выступов кулачка.
	оборот вала, то развивается только неболь­	Поскольку давление подкачки больше
	шой момент, и напряжения на привод насоса	давления открытия противодренажного
	оказываются равномерными. Момент со­	клапана (14) (0,5 - 1,5 бар), топливоподка­
	противления привода ТНВД равен 16 Н м,	чивающий насос может подавать топливо
	что составляет 1/9 часть от момента сопротив-	через впускной клапан в камеру (4), распо­
	ления привода сопоставимого ТНВД рас­	ложенную над плунжером (рис. 14) насос­
	пределительного типа. Таким образом, в акку­	ного элемента, который в данный момент
	муляторной топливной системе нагрузка на	движется “вниз”, то есть осуществляет ход
	привод меньше, чем в дизелях с обычными	всасывания топлива. Впускной клапан закры­
	топливными системами. Мощность, затра­	вается, когда плунжер проходит НМТ и,
	чиваемая на привод ТНВД, увеличивается	поскольку топливо не может выходить из
	пропорционально давлению, создаваемому	надплунжерной камеры, оно теперь может
	в аккумуляторе, и частоте вращения вала	быть сжато до давления подачи в аккумуля­
	ТНВД. Например, в двигателе с рабочим	тор. При достижении этого давления откры­
	объемом 2,0 литра при номинальной частоте	вается выпускной клапан (7), и сжатое топ­
	вращения и давлении в аккумуляторе 1350 бар	ливо поступает в линию высокого давления
	на привод ТНВД требуется 3,8 кВт с учетом	и аккумулятор.
	Рис. 15

ТНВД (поперечный разрез) 1 - вал привода, 2 - кулачок, 3 - насосный элемент с плунжером, 4 - впускной клапан, 5 - выпускной клапан, 6 - вход топлива.

 

 

 

Плунжер ТНВД продолжает подавать топ­ ливо до тех пор, пока не достигнет ВМТ (ход нагнетания), после чего давление падает, и выпускной клапан закрывается. Давление топ­ лива в надплунжерной камере также падает, и плунжер снова движется в сторону НМТ.

 

Как только давление в камере насосного элемента упадет ниже давления подкачки, впускной клапан открывается, и процесс создания высокого давления начинается снова.

Величина подачи топлива Поскольку ТНВД проектируется для обеспечения большой подачи топлива, то на режи­ мах холостого хода и частичных нагрузок подача топлива под высоким давлением будет избыточной. В этих случаях избыточ­ ное топливо возвращается в топливный бак через редукционный клапан. Давление топ­ лива в баке падает, и энергия, затраченная на сжатие топлива, таким образом частично теряется. Общий КПД процесса также уменьшается вследствие необязательного подогрева топлива.

Выключение насосного элемента:

 

Когда один из насосных элементов (3 на рис. 14) отключается, то количество топлива, подаваемого в аккумулятор, уменьшается. Отключение насосного элемента заставляет впускной клапан (5 на рис. 14) оставаться постоянно открытым. При получении электро­ магнитным клапаном пускового сигнала, шток, связанный с якорем электромагнитного клапана, удерживает впускной клапан пос­ тоянно открытым. В результате топливо, подаваемое в надплунжерную камеру, не может быть сжато во время хода нагнетания, и

Рис. 16

 

Регулятор давления

 

1 - шариковый клапан,

 

2 - якорь,

3 - электромагнит,

4 - пружина,

5 - электрические выводы.

 

давление топлива в камере не повышается,

поскольку топливо течет обратно в канал и

работа низкого давления. При одном

выключенном насосном элементе, когда

требуется небольшая мощность двигателя,

ТНВД тем не менее продолжает постоянно

подавать топливо, но только с короткими

интервалами прекращения подачи.

Передаточное отношение привода: Величина подачи ТНВД пропорциональна

 

частоте вращения его вала, что, в свою очередь, есть функция частоты вращения коленчатого вала двигателя. В ходе инженер­ ной проработки топливной системы двига­ теля передаточное отношение привода ТНВД определяется так, чтобы, с одной сто­ роны, количество избыточного топлива не было слишком большим, а с другой стороны, подача топлива должна соответствовать работе на режиме максимальной мощности двигателя. Передаточное отношение по отно­ шению к коленчатому валу двигателя обычно равно 1:2 или 2:3.

Регулятор давления

Назначение Регулятор давления поддерживает рабочее давление в аккумуляторе в зависимости от нагрузки двигателя:

 

- при избыточном давлении в аккумуляторе клапан регулятора открывается, и часть топлива возвращается из аккумулятора в топливный бак по линии возврата топлива.

 

- еслЯ^цавление в аккумуляторе слишком низкое, то клапан регулятора закрывается и перекрывает ступень высокого давле­ ния от линии низкого давления.

 

 

 

	Устройство и конструкция	Если питание на электромагнит подается:
	Регулятор давления (рис. 16) имеет мон­	Если высокое давление должно быть уве­
	тажный фланец для крепления к ТНВД или	личено, то к усилию пружины добавляется
	к аккумулятору давления.	электромагнитная сила. При подаче пита­
	Для герметичного разделения ступеней	ния на электромагнит шариковый клапан
	высокого и низкого давления имеется шари­	закрывается и остается закрытым до тех
	ковый клапан, установленный на якоре	пор, пока не нарушится равновесие между
	электромагнита. Имеются две силы, действу­	силой высокого давления с одной стороны и
	ющие на якорь. Посадка шарика на седло	комбинированными	силами	пружины и
	осуществляется под действием пружины,	электромагнита с другой. Затем клапан откры­
	а подъем клапана - при включении электро­	вается, и в результате давление топлива
	магнита. Для охлаждения и смазки электро­	поддерживается постоянным. Изменение
	магнит в сборе постоянно омывается топли­	величины подачи ТНВД или слив топлива из
	вом.	ступени высокого давления компенсируется
		изменением положения клапана. Электро­
	Работа регулятора давления	магнитные силы пропорциональны току пи­
	Регулятор давления включен в два управ­	тания, который изменяется под действием
	ляющих контура:	широтно-импульсной модуляции. Частота
	- управляющий контур низкого быстродей­	пульсирующих колебаний 1 кГц вполне дос­
	ствия для установки переменного сред­	таточна для предотвращения	нежелатель­
	него давления в аккумуляторе;	ного перемещения	якоря электромагнита
	- механический управляющий контур высо­	и/или колебаний давления в аккумуляторе.
	кого быстродействия для компенсации
	высокочастотных колебаний давления.	Аккумулятор высокого давления
	Если питание на электромагнит не подается:	Назначение
	В этом случае высокое давление в акку­	Аккумулятор (рис. 17) служит для хранения
	муляторе или на выходе ТНВД приложено	топлива под высоким давлением и одновре­
	к клапану-регулятору давления через вход­	менно обеспечивает демпфирование колеба­
	ной штуцер высокого давления. Поскольку	ний давления, ^нерируемых при подаче ТНВД.
	в этом случае электромагнитные силы не	Высокое давление в аккумуляторе явля­
	действуют, силы давления преодолевают	ется общим для всех цилиндров, откуда и
	сопротивление пружины, в результате чего	следует	название	топливной	системы
	управляющий клапан открывается и остается	“Common Rail” (“Общий путь”). Даже при
	открытым в зависимости от величины подачи.	больших подачах в аккумуляторе поддержи­
	Пружина спроектирована таким образом,	вается	практически	постоянное	высокое
	что максимальное давление открытия кла­	давление, что обеспечивает	постоянство
	пана достигает 100 бар.	давления во время впрыска топлива.

Рис. 17