Применение топливных систем дизелей

Применение топливных систем дизелей

 

Область применения	Технические
Дизели имеют широкую область приме­	требования
В последнее время все более высокие тре­
нения в различных	вариантах исполнения
(рис. 1 и Таблица 1),	например:	бования предъявляются к топливным систе­

- в качестве привода передвижных дизель- мам дизелей как результат ужесточения генераторных установок цилиндровой норм, касающихся эмиссии вредных ве­

мощностью до 10 кВт/цилиндр; ществ с ОГ, шумности и требований сниже­

 

- быстроходные двигатели легковых и ком­ ния расхода топлива. Собственно говоря,

 

мерческих автомобилей цилиндровой в зависимости от конкретного рабочего

 

мощностью до 50 кВт/цилиндр; процесса дизеля (впрыск топлива в предка­

 

- двигатели строительных, сельскохозяй­ меру/вихревую камеру или непосредствен­ ственных машин и машин лесозаготови­ ный впрыск) для того, чтобы обеспечить эф­ тельной промышленности (цилиндровой фективное образование топливовоздушной

	мощностью до 50 кВт/цилиндр);	смеси, впрыск топлива в камеру сгорания ди­
-	двигатели тяжелых грузовиков, автобу­	зеля должен осуществляться под давлением
	сов и тракторов цилиндровой мощ­	350 - 2000 бар, при этом дозирование подачи
	ностью до 80 кВт/цилиндр.	топлива должно быть исключительно точным.
-	стационарные двигатели, используемые,	Дело в том, что регулирование мощности и
	например, в составе резервных дизель-
	генераторных установок, цилиндровой	частоты вращения в дизелях осуществляется
	мощностью до 160 кВт/цилиндр;	изменением величины подачи топлива при
-	тепловозные и судовые двигатели цилинд­	отсутствии дросселирования подачи воздуха.
	ровой мощностью до 1000 кВт/цилиндр.	Большинство обычных дизелей, устанав­
		ливаемых на коммерческие автомобили,
		тепловозы и суда, все еще имеют систему
		регулирования с механическими регуляторами

 

Рис. 1

 

Применение дизельных топливных систем фирмы Bosch.

 

М, MW, А, Р, ZWM, CW - многоплунжерные рядные ТНВД, обозначенные по мере увеличенияразмеров, PF - одноплунжерные ТНВД, VE - ТНВД распределительного типа с аксиальиум плун­ жером, VR - роторные ТНВД распределительного типа, UP - система с индивидуальными ТНВД, UI - система с насос-форсунками, CR - система Common Rail.

 

 

 

 

Таблица 1

Конструкции ТНВД

 

Рядные ТНВД

 

Все рядные многоплунжерные ТНВД имеют отдельную плунжерную пару для каждого ци­ линдра. Этот термин включает в себя втулку и плунжер, который при активном ходе, то есть для подачи топлива, перемещается под воз­ действием кулачкового вала ТНВД с приво­ дом от коленчатого вала двигателя, а возвра­ щается под действием возвратной пружины.

 

Плунжерные пары обычно располагаются в ряд, и ход каждого плунжера не регулиру­ ется. Для изменения величины подачи на плунжере выполнена отсечная кромка спи­ ральной формы. При перемещении рейки ТНВД плунжеры поворачиваются, изменяя взаимное положение отсечной кромки и пе­ репускного (отсечного отверстия), в резуль­ тате чего изменяется активный ход плунжера и, соответственно, цикловая подача. Между нагнетательной полостью ТНВД и линией вы­ сокого давления (ЛВД) к форсунке в штуцере ТНВД устанавливается нагнетательный кла­ пан, конструкция которого определяется тре­ буемыми характеристиками топливной сис­ темы. Нагнетательный клапан не только обес­ печивает быстрое и точное прекращение процесса впрыска и предотвращение под-впрыска, но и обеспечивает протекание се­ мейства характеристик топливоподачи ТНВД.

 

ТНВД типа РЕ

 

Начало подачи определяется входным отверстием, которое закрыто верхней кром­ кой плунжера. Величина подачи определяется перепускным отверстием, которое открывается спиральной отсечной кромкой, выполненной в плунжере фрезерованием. Положение рейки ТНВД определяется механическим регулятором (с центробежными грузами) или регулятором с электромагнитным клапаном (EDC).

 

ТНВД с дозирующей муфтой

 

Регулирование цикловой подачи в этой конструкции рядных ТНВД отличается от

 

 

обычных ТНВД наличием дозирующей муфты, которая может перемещаться вверх/вниз вдоль плунжера. Положение дозирующей муфты, определяющей активный ход плун­ жера, то есть момент открытия перепускного отверстия, регулируется валом привода.

 

Положение дозирующей муфты является функцией различных переменных. По срав­ нению с рядными ТНВД РЕ, вариант с дози­ рующий муфтой позволяет получить допол­ нительную степень свободы.

 

Роторный ТНВД

 

В роторных ТНВД топливо в корпус насоса подается лопастным топливным насосом низкого давления. Насос высокого давления с кулачковым кольцом и двумя или четырьмя

 

радиально расположенными плунжерами обеспечивает формирование высокого давления и распределение топлива по фор­ сункам, количество которого измеряется электромагнитным клапаном высокого дав­ ления. Автомат опережения впрыска регу­ лирует начало подачи, поворачивая кулач­ ковое кольцо в нужном направлении. Как и в ТНВД с аксиальным плунжером и с электро­ магнитным управлением дозирующего кла­ пана, все сигналы с обратной и без обрат­ ной связи обрабатываются в двух ЭБУ, при этом быстродействие также контролируется соответствующими электронными устрой­ ствами.

 

Одноплунжерные ТНВД

 

Одноплунжерные ТНВД PF

 

Одноплунжерные ТНВД PF используются

 

в малоразмерных двигателях, тепловозных дизелях, двигателях морских судов и

в строительном машиностроении. Хотя эти насосы не имеют кулачкового вала, принцип работы таких насосов соответствует ряд­ ным ТНВД РЕ. В крупноразмерных двигате­ лях механический регулятор с гидравли­ ческим сервомотором или электронный контроллер закрепляются непосредственно на блоке цилиндров двигателя. Регулиро­ вание величины подачи осуществляется перемещением рейки по сигналу регулятора частоты вращения (или контроллера). Кулачки привода одноплунжерных ТНВД PF распо­ лагаются на распределительном валу дви­ гателя. Это означает, что регулирование угла опережения впрыска не может быть выполнено поворотом распределительного вала. Угол опережения впрыска в несколько градусов может регулироваться посред­ ством промежуточного элемента, включаю­ щего в себя, например, коромысло между распределительным валом и роликовым толкателем. Одноплунжерные ТНВД удобно также использовать при работе на тяжелом топливе с высокой вязкостью.

 

Насос-форсунки (UIS)

 

Насос-форсунки, объединяющие в одном блоке ТНВД и форсунку, устанавливаются в головке блока цилиндров, отдельно для каждого цилиндра, и приводятся в действие или непосредственно кулачком, или от распределительного вала через толкатель клапана.

 

По сравнению с рядными насосами и ТНВД распределительного типа из-за отсу­ тствия трубопроводов линии высокого дав­ ления насос-форсунки позволяют получить значительно более высокое давление впрыска (до 2050 бар). Столь высокие зна­

 

чения давления впрыска вместе с электрон­ ной системой управления, включающей

 

в себя заложенные в память компьютера программируемые матрицы характеристик,

в том числе данные по продолжительности процесса впрыска (величины цикловой по­ дачи), означают возможность значительно­ го снижения эмиссии вредных веществ с ОГ при улучшении формы кривой характерис­ тики подачи топлива.

 

Использование электронного управления позволяет включить дополнительные функ­ ции и увеличить число достоинств насос-форсунок.

 

Индивидуальные ТНВД (UPS)

 

Принцип работы топливной системы с ин­ дивидуальным ТНВД аналогичен работе на­ сос-форсунок. Это подобная топливная система, обеспечивающая высокое давле­ ние впрыска. Подобно насос-форсункам, индивидуальные ТНВД устанавливаются на каждый цилиндр двигателя, а соединение

 

с форсункой осуществляется короткой труб­ кой высокого давления, точно подобранной к элементам этой топливной системы. При­ вод индивидуальных ТНВД осуществляется от распределительного вала двигателя.

Управление продолжительностью и нача­ лом процесса впрыска в топливной системе

с индивидуальными ТНВД осуществляется системой электронного управления. Ис­ пользование в электронной системе управ­ ления быстродействующих электромагнит­ ных клапанов с триггерными схемами поз­ воляет устанавливать оптимальную харак­ теристику впрыска.

 

Common Rail (CR)

 

В аккумуляторной топливной системе Common Rail процессы создания высокого давления и впрыска разделены. Давление впрыска создается независимо от частоты вращения двигателя и количества впрыски­ ваемого топлива, оно сохраняется в топ­ ливном аккумуляторе, и система, таким об­ разом, всегда готс|ва к совершению про­ цесса впрыска. Начало подачи (угол опере­ жения впрыска) и количество впрыскивае­ мого топлива (цикловая подача) рассчиты­ ваются в электронном блоке управления и через форсунку реализуются в каждом ци­ линдре посредствЬм подачи пускового сиг­ нала на электромагнитный клапан. Такое сочетание форсунки и постоянно готового к действию аккумулятора также позволяет устанавливать оптимальную характеристику впрыска.

 

 

 

Аккумуляторная топливная

 

Система Common Rail

 

 

Обзор ТОПЛИВНЫ Х

 

Систем

 

Области применения

 

Создание в 1927 году первого серийного многоплунжерного рядного ТНВД обозна­ чило начало промышленного производства дизельных топливных систем фирмой Bosch. Основной областью применения рядных многоплунжерных ТНВД до сих пор остаются дизели различных размерностей для коммерческих автомобилей, стацио­ нарные, тепловозные и судовые дизели. Топливные системы, обеспечивающие дав­ ление впрыска топлива до 1350 бар, исполь­ зуются для достижения цилиндровой мощ­ ности порядка 160 кВт/цилиндр.

 

С течением лет широкий спектр требо­ ваний, связанных, в частности, с установ­ кой дизелей с непосредственным впрыс­ ком топлива (DI) на небольшие коммер­ ческие и легковые автомобили, привел к созданию различных дизельных топлив­ ных систем, соответствующих требовани­ ям конкретного применения. Наиболее важными достижениями, связанными с созданием таких систем, являются не только увеличение удельной мощности двигателей, но также снижение расхода топлива, уровня шума и эмиссии вредных веществ с ОГ.

 

По сравнению с обычными топливными системами (ТНВД с кулачковым приводом), топливная система Bosch “Common Rail” (CR) для дизелей с непосредственным впрыском топлива обеспечивает значи­ тельно более высокую гибкость при адапта­ ции топливной системы к двигателю, как например:

 

- широкая область применения (легковые и легкие коммерческие автомобили с ци­ линдровой мощностью до 30 кВт/цилиндр, как и форсированные автомобильные, теп­ ловозные и судовые дизели цилиндровой мощностью до 200 кВт/цилиндр);

 

- высокое давление впрыска до 1400 бар;

 

- переменный угол опережения впрыска;

 

- возможность формирования процесса двухфазного и многофазного впрыска;

- соответствие давления впрыска скорост­ ному и нагрузочному режимам.

 

 

Принцип работы

 

Создание давления и непосредственный процесс впрыска в аккумуляторной топлив­ ной системе CR полностью разделены. Высо­ кое давление в топливной системе создается независимо от частоты вращения коленча­ того вала двигателя и количества впрыски­ ваемого топлива. Топливо, готовое для впрыска, находится под высоким давлением

 

в аккумуляторе. Количество впрыскиваемого топлива (цикловая подача) определяется действиями водителя, а угол опережения и давление впрыска определяются электрон­ ным блоком управления (ЭБУ) на основе программируемых матриц характеристик, хранящихся в памяти микропроцессора. ЭБУ выдает управляющий пусковой сигнал на соответствующие электромагнитные клапаны, в результате чего осуществляется впрыск форсункой в каждый цилиндр. Акку­ муляторная топливная система CR включает

 

в себя следующие элементы электронного управления:

 

- ЭБУ; - датчик частоты вращения коленчатого вала;

- датчик частоты вращения распредели­ тельного вала;

 

- датчик положения педали акселератора; - датчик давления наддува; - датчик давления в ^кумуляторе;

- датчик температуры охлаждающей жид­ кости;

- массовый расходомер воздуха. Используя входные сигналы указанных

выше датчиков, ЭБУ регистрирует положение педали акселератора и определяет на данный момент времени рабочую характеристику двигателя и автомобиля как единого целого. На основе полученной информации ЭБУ может через разомкнутые и замкнутые кон­ туры осуществлять управляющие действия с автомобилем и, особенно, с двигателем. Частота вращения двигателя измеряется дат­ чиком частоты вращения коленчатого вала, а порядок чередования вспышек - датчиком частоты вращения (положения) распредели­ тельного вала. Электрический сигнал, образу­ ющийся на потенциометре педали акселера­ тора, информирует ЭБУ о том, как сильно

 

водитель нажал на педаль, другими словами - о его требованиях к величине крутящего момента.

 

Массовый расходомер воздуха обеспечи­ вает ЭБУ данными о мгновенном расходе воздуха, чтобы адаптировать процесс сгора­ ния соответствию нормам эмиссии вредных веществ с ОГ. Если на двигателе с турбонад­ дувом установлен турбокомпрессор с регу­ лируемым давлением наддува, то измере­ ние последнего осуществляется датчиком давления наддува. При низких температурах окружающей среды и при холодном двигателе ЭБУ использует информацию датчиков тем­ пературы охлаждающей жидкости и темпе­ ратуры воздуха, чтобы адаптировать получен­ ные данные для установки угла опережения впрыска, использования дополнительного впрыска (после основного) и других пара­ метров в зависимости от эксплуатацион­ ных условий. В зависимости от конкретного автомобиля, для того чтобы удовлетворять повышенным требованиям к безопасности и комфорту, могут использоваться другие дат­ чики, посылающие сигналы в ЭБУ.

 

На рисунке 2 показана схема четырехци­ линдрового дизеля, оснащенного аккумуля­ торной топливной системой CR.

 

Основные функции

 

Основные функции системы заключаются

 

в правильном управлении процессом

 

Рис. 2

 

впрыска дизельного топлива в нужный мо­ мент и в требуемом количестве, а также при необходимом давлении впрыска. Это обес­ печивает плавную и экономичную работу дизеля.

 

Дополнительные функции

 

Дополнительные функции управления с учетом и без учета обратной связи слу­ жат для улучшения характеристик по сни­ жению эмиссии вредных веществ с ОГ и расхода топлива или используются для по­ вышения безопасности, комфорта и удоб­ ства управления. В качестве примеров можно привести систему рециркуляции ОГ, регулирование давления наддува, систему поддержания постоянной скорости авто­ мобиля (Cruise Control), электронный иммо-билайзер.

 

Система передачи данных CAN позволяет проводить обмен данными между различ­ ными электронными системами автомобиля (например, антиблокировочной системой тормозов (ABS), системой управления ко­ робкой передач). При проверке автомобиля в автосервисе диагностический интерфейс позволяет проводить оценку данных, хра­ нящихся в памяти электронной системы управления.

 

 

Измерения на двигателе

Положительный эффект на снижение эмиссии вредных веществ с ОГ дают пра­ вильный выбор формы камеры сгорания и впускного канала. Если газодинамическая структура потока в камере сгорания тща­ тельно подобрана и соответствует форме факела распыливания топлива, то происхо­ дит эффективное перемешивание воздуха и топлива и, следовательно, полное сгорание впрыскиваемого топлива. Кроме того, поло­ жительный эффект достигается при гомо­ генном смешении воздуха с ОГ и охлажде­ нии тракта рециркуляции ОГ. Двигатели с четырьмя клапанами на цилиндр и турбо-наддув с регулируемой геометрией турбины (VTG - Variable-turbine geometry) также вно­ сят свой вклад в снижение эмиссии вредных веществ и повышение мощности двигателя.

 

Угол опережения впрыска

 

При небольших углах опережения впрыска, то есть при позднем впрыске, процесс сго­ рания протекает при низких температурах, что снижает эмиссию NOx, однако, если угол опережения впрыска слишком мал, то увеличиваются выброс углеводородов СН и расход топлива, как и эмиссия сажи на ре­ жимах больших нагрузок. При отклонении угла опережения впрыска от оптимального только на один градус п.к.в. эмиссия NOx может увеличиться на 5%. Отклонение угла на два градуса п.к.в. в сторону опережения впрыска может привести к увеличению макси­ мального давления сгорания на 10 бар,

 

а отклонение угла на два градуса п.к.в.

 

в сторону запаздывания приводит к увели­

 

чению температуры отработавших газов на 20“С. Такая высокая чувствительность требует очень точного регулирования угла опережения впрыска.

 

Распыливание топлива

 

Тонкость распыливания топлива способ­ ствует эффективному перемешиванию воз­ духа с топливом, что обеспечивает снижение эмиссии углеводородов и сажи. Хорошее каче­ ство распыливания топлива обеспечивается

 

 

 

 

высоким давлением впрыска и оптималь­ ной геометрической конфигурацией сопло­ вых отверстий в распылителе форсунки. Чтобы предотвратить видимый выброс сажи с ОГ, количество впрыскиваемого топлива должно соответствовать расходу воздуха, что предусматривает количество избыточ­ ного воздуха, по крайней мере, на 10 - 40% (X = 1,1—1,4). Как только игла форсунки садит­ ся на седло, топливо в сопловых отверстиях может испаряться (в случае распылителей

 

с подигольным объемом топливо испаряется

 

в этом объеме), и эмиссия углеводородов СН в процессе увеличивается. Это означает,

 

что такие вредные объемы должны быть све­ дены к минимуму.

 

Топливная система

 

Аккумуляторная топливная система Common Rail включает в себя ступень низко­ го давления, ступень высокого давления и ЭБУ. Схема топливной системы CR показа­ на на рис. 7.

 

Создание низкого давления

 

Ступень низкого давления в топливной системе CR включает в себя:

 

- топливный бак (1) с фильтром-топливо-приемником (2);

 

Рис. 7

 

- топливоподкачивающий насос (3);

 

- фильтр тонкой очистки топлива (4);

 

- трубопроводы линии низкого давления (5).

 

Топливный бак

 

Как следует из его названия, топливный бак служит для хранения топлива. Он дол­ жен быть выполнен из материала, устойчи­ вого к коррозии, и не иметь утечек топлива даже при давлении, в два раза превышаю­ щем рабочее, но по крайней мере при превы­ шении давления на 0,3 бар. Топливный бак должен быть оснащен предохранительными клапанами, чтобы сбрасывать избыточное давление. Не должно быть утечек топлива ни после топливозаливной горловины, ни через устройства выравнивания давления. Это также относится к случаям воздействия неровностей дороги, поворотам (закругле­ ниям дороги) или наклонным положениям автомобиля.

 

Топливный бак и двигатель должны отстоять достаточно далеко один от другого, чтобы в случае аварии была исключена опасность пожара. Это не относится к тракторам с открытой кабиной, мотоциклам и мопе­ дам. Для транспортных средств с открытой кабиной, тракторов и автобусов принима­ ются специальные правила, касающиеся расположения топливных баков и защит­ ных экранов.

 

Создание высокого давления

 

Ступень высокого давления в аккумуля­ торной топливной системе Common Rail включает в себя следующие компоненты (рис. 7):

 

- ТНВД (6) с редукционным клапаном;

 

- трубопроводы линии высокого давления (7);

 

- аккумулятор топлива высокого давле­ ния (8) с датчиком давления, клапаном-регулятором давления и ограничителем подачи;

- форсунки (9);

 

- линии возврата топлива (10).

 

Ступень низкого давления

 

Ступень низкого давления (рис. 8) обес­ печивает топливом ступень высокого давле­ ния. Наиболее важными компонентами сту­ пени низкого давления являются:

 

- топливный бак (1);

 

- топливоподкачивающий насос (3) с фильт-ром-топливоприемником (2);

 

- трубопроводы линии низкого давления и линии возврата топлива (5,7);

- фильтр тонкой очистки топлива (4);

 

- секция низкого давления в ТНВД (6).

 

Топливоподкачивающий насос

 

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обес­ печения требуемой подачи топлива к эле­ ментам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предус­ матривается:

 

- независимость от режима работы дви­ гателя;

- минимальный шум;

 

- обеспечение необходимого давления;

 

- ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

 

В настоящее время существуют два вари­ анта топливоподкачивающих насосов: стан-

Рис. 8

 

Ступень низкого давления

 

1 - топливный бак, 2 - фильтр-топливоприемник,

 

3 - топливоподкачивающий насос, 4 - фильтр тонкой очистки топлива, 5 - линия низкого давления, 6 - секция низкого давления ТНВД, 7 - линия возврата топлива, 8 - ЭБУ.

 

дартный вариант - электрический роторный (роликовый) насос, и альтернативный - шес­ теренчатый насос с механическим приводом.

 

Электрический топливоподкачиваюший насос
Топливоподкачивающий насос с автоном­
ным электрическим приводом (рис. 9 и 10)
используется только в двигателях легковых
и легких коммерческих автомобилей. Этот
насос служит не только для подачи топлива
в ТНВД, но и в составе системы текущего
контроля прекращает подачу топлива в слу­
чае аварии.
Начиная с прокручивания двигателя стар­
тером, электрический топливоподкачиваю­
щий насос работает с постоянной частотой
вращения, независимо от частоты враще­
ния двигателя. Это означает, что насос пос­
тоянно подает топливо из топливного бака
в ТНВД через фильтр тонкой очистки топлива.	\
Излишнее топливо направляется обратно
в бак через перепускной клапан.
Контур безопасности служит для прекра­
щения подачи топлива в случае, когда зажига­
ние включено при неработающем двигателе.
Существуют два варианта установки топли­
воподкачивающих насосов с электрическим
приводом - в линию низкого давления между
топливным баком и фильтром тонкой очистки
топлива, и внутри топливного бака. Первые
крепятся к кузову автомобиля, а вторые уста­
навливаются на специальных опорах внутри
топливного бака. Кроме наружных электричес­
ких и гидравлических соединений, на этих

Рис. 9

 

Схема электрического топливоподкачива­ ющего насоса

 

А - насосная секция, В - электромотор,

С - крышка;

 

1 - сторона нагнетания, 2 - якорь электромо­ тора, 3 - роликовый насос, 4 - перепускной клапан, 5 - сторона всасывания.

 

 

 

опорах также крепится фильтр-топливоприем-ник, индикатор уровня топлива и тангенциаль­ ная полость, служащая как резервуар топлива.

 

Электрический топливоподкачивающий насос включает в себя три функциональных элемента (рис. 9):

 

- насосную секцию (А);

 

- электромотор (В);

 

- крышку (С).

 

Имеется множество различных вариантов насосных элементов, применяемых в зависи­ мости от конкретной области применения насоса. В топливной системе CR используется роторный топливоподкачивающий насос роликового типа (насос прямого вытесне­ ния). Такой тип насоса включает в себя экс­ центрично расположенную камеру с установ­ ленным в ней ротрром и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора. Вра­ щение ротора вместе с создаваемым давле­ нием топлива заставляют ролики переме­ щаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате роли­ ки действуют как вращающиеся уплотнители, посредством чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверх­ ностью корпуса насоса, образуется камера.

 

Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости объем камеры постоянно уменьша­ ется, и когда выходное отверстие открыва­ ется, топливо течет через электромотор и выходит из штуцера в крышке на нагнета­ тельной стороне насоса.

Электромотор включает в себя постоян­ ный магнит и якорь, конструкция которого

Рис. 10

Насосная секция роликового топливопод­ качиваю щего насоса с электрическим приводом

 

1 - сторона всасывания, 2 - ротор, 3 - ролик, 4 - опорная плита, 5 - сторона нагнетания.

 

определяется требуемой величиной подачи при

данном давлении в линии низкого и работа

давления. Электромотор и насосный элемент

расположены в общем корпусе. При работающем

насосе они постоянно омыва­ ются топливом,

так что постоянно охлаждаются. Такая конструкция

позволяет получить хорошую характеристику

электромотора без необходимости создания

сложных уплотнительных элементов между

насосной секцией и электромотором.

Крышка на нагнетательной стороне имеет электрические выводы и штуцер для гидрав­ лического соединения. В ней также могут быть установлены помехоподавляющие элементы.

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,

Регулятор давления,

Линия высокого давления,

Аккумулятор топлива,

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 топлив