Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

Популярность дизельных двигателей объясняется сочетанием экономичности и высокого КПД. Одной из причин впечатляющих эксплуатационных характеристик стала разработка системы впрыска Common Rail, которая совершенно заслуженно входит в число наиболее прогрессивных и передовых технологий подачи топлива в силовую установку. Сегодня ею оборудованы практически все дизельные ДВС, которые используются на транспортных средствах различного вида, начиная с автомобилей и заканчивая мощными сельскохозяйственными или дорожно-строительными машинами.

 

Определение

 

Common Rail представляет собой систему впрыска топлива для дизельного двигателя. Главной отличительной особенностью выступает общая магистраль или рампа, расположенная между ТНВД и форсунками. Именно она и дала название устройству, так как common rail переводится в английского как «общий путь» или «общая магистраль». Такая конструкция позволяет подавать дизтопливо под давлением, увеличивая общую эффективность работы двигателя.

Датой появления системы считается 1996 год, когда разработка компании Bosch была впервые установлена на серийный автомобиль. Популярность двигателей, оснащенных Common Rail, объясняется способностью достигать требуемой мощности при низком потреблении дизельного топлива. По стандартным оценкам использование системы уменьшает расход солярки на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя на 40%.

Дополнительным и в современных условиях весьма важным достоинством рассматриваемой конструкции подачи топлива выступает соответствие современных экологическим стандартам. Заметное уменьшение токсичности выхлопных газов и низкий уровень издаваемое в процессе эксплуатации шума – вот еще две не менее серьезные причины востребованности и широкого распространения дизельных двигателей с использованием Common Rail.

 

Конструктивные особенности

 

Устройство Common Rail в значительной степени напоминает систему подачи топлива в инжекторных бензиновых двигателях. Перед впрыском дизельного топлива в цилиндры происходит аккумулирование давления, в результате чего такую конструкцию нередко называют аккумуляторной топливной системой.

Конструкция Common Rail предусматривает три основных элемента: стандартные для любого дизельного двигателя контуры высокого и низкого давления, а также дополняющий их электронный блок контроля и управления. Контур низкого давления практически не отличается от обычных системы и состоит из стандартного набора частей, включающего:

• топливный бак;
• топливный фильтр;
• подкачивающий насос;
• комплект соединительных трубопроводов.

Основные отличия Common Rail от обычного дизельного двигателя заключаются в устройстве контура высокого давления, состоящего из таких элементов:

• насос, который заменяет стандартный ТНВД и оснащается контрольным клапаном;
• аккумуляторный узел или рампа, также оборудованная датчиком для контроля давления. Она изготавливается в виде достаточно длинной двухслойной трубы, на которой размещаются штуцеры, предназначенные для фиксации форсунок;
• форсунки;
• комплект соединительных трубопроводов.

Важное значение для эффективной эксплуатации рассматриваемой системы имеет работа электронного блока управления или ЭБУ. Он включает в себя несколько датчиков, в автоматическом режиме передающих сигналы о следующих параметрах и характеристиках двигателя:

• положения распределительного и коленчатого вала;
• положение педали «газа»;
• уровень давления наддува;
• температура воздуха и охлаждающей жидкости;
• уровень давления топлива;
• массовый расход воздуха.

Анализ полученных данных производится ЭБУ также в автоматическом режиме, результатом чего становятся определение требуемого количества топлива, времени открытия форсунки и других рабочих параметров системы. После этого подается команда на начало впрыска и цикл повторяется по новой.

 

Принцип действия Коммон Рейл

 

Описанное выше устройство Common Rail обеспечивает простую и при этом эффективную работу двигателя. Сначала подкачивающий насос, входящий в контур низкого давления, засасывает дизельное топливо из бака. Далее оно очищается, проходя через фильтр, и поступает в контур высокого давления.

Затем горючее перемещается в аккумуляторный узел, где его давление повышается. Максимальное значение этого показателя составляет 135 МПа и контролируется автоматикой. После поступления команды от ЭБУ на впрыск контролирующий клапан открывается и топливо поступает бак через трубопроводы, соединенные с форсунками на рампе. На каждой форсунке устанавливается отдельный электромагнитный клапан или соленоид, управляющий ее работой, что является еще одной важной отличительной особенностью системы.

Наличие в системе ЭБУ позволяет с высоким уровнем точности управлять как параметрами давления топлива, так и количеством сжигаемого горючего. Следствием этого выступает максимальная отдача при сгорании топлива, которая сопровождается уменьшением его расхода при одновременном увеличении КПД дизельного двигателя. В качестве приятного и полезного бонуса происходит сокращение токсичности выхлопа.

 

Вывод

 

Популярность и широкое распространение Common Rail объясняется очевидными преимуществами системы перед любыми альтернативными вариантами. Большая часть достоинств уже была озвучена выше, однако, для большей наглядности целесообразно еще раз обратить на них внимание. Итак, наиболее важными плюсами рассматриваемой системы выступают:

• высокий КПД двигателя, который достигается за счет более эффективного сжигания топлива;
• существенное (до 15%) сокращение расхода горючего;
• еще более серьезное (до 40%) увеличение мощности двигателя;
• снижение показателей токсичности выхлопных газов, что позволяет двигателю полностью соответствовать современным экологическим стандартам.

Сочетание настолько впечатляющих характеристик выступает лучшим и весьма наглядным объяснением того, что практически все дизельные двигатели оснащаются сегодня Common Rail. Более того, возможности технологии далеко не исчерпаны, что позволяет надеяться на дальнейшее совершенствование системы.

Система питания Common Rail дизельного двигателя.



Общие сведения о системе питания Common Rail

Система впрыска Common Rail (Common Rail в переводе с английского – “общий путь”, “общая рампа”) является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Впрочем, аналог такой системы применяется и в бензиновых двигателях с принудительным впрыском топлива, т. е. инжекторных двигателях.

Разработчиками системы Common Rail являются специалисты известной германской фирмы Bosch. На серийных автомобилях с применением электронного управления такие системы появились в 1997 году.
В настоящее время работы по применению систем Common Rail ведутся практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange).

Основное принципиальное отличие системы Common Rail от рассмотренной в предыдущей статье классической системы питания заключается в том, что топливо к форсункам подается не непосредственно от ТНВД, а от общего накопителя – топливной рампы. Топливная рампа (аккумулятор топлива) представляет собой толстостенный цилиндрический сосуд, способный выдерживать высокое давление, развиваемое ТНВД. В рампе поддерживается постоянное давление топлива с помощью ТНВД и регулятора давления, и каждая форсунка соединена топливопроводом с рампой.

В нужный момент блок управления формирует управляющий сигнал на электромагнитный (или пьезоэлектрический) клапан форсунки, форсунка открывается и топливо впрыскивается в цилиндр.
Таким образом, главной отличительной особенностью системы Common Rail является разделение процессов создания давления и впрыска топлива, что позволяет получить ряд преимуществ в работе.

Применение данной системы позволяет снизить расход топлива, токсичность отработавших газов, уровень шума дизеля, а также значительно улучшить его динамические характеристики. По сравнению с обычным дизелем система

Common Rail позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.
Главным преимуществом системы Common Rail является возможность управления подачей топлива посредством компьютера (электронного блока управления), что позволяет осуществлять широкий диапазон регулирования давления, количества и момента начала впрыска топлива.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы классического 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. На современных дизелях, оборудованных системой питания Common Rail применяют топливные насосы высокого давления радиально-плунжерного или плунжерного типа.
Более подробно о ТНВД радиально-плунжерного типа здесь.

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 системы впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Основными исполнительными механизмами системы впрыска

Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

***

Принцип действия системы впрыска Common Rail

Принцип работы системы питания Common Rail достаточно прост, и попытки ее применения известны достаточно давно – более полувека назад. Тем не менее, максимального эффекта от использования такой системы питания удается получить лишь с помощью компьютерного управления работой двигателя, поэтому широкое распространение подобные системы получили лишь недавно.
Рассмотрим подробнее работу Common Rail на приведенной ниже схеме (рис. 2).

С помощью топливоподкачивающего насоса (ТПН) топливо закачивается из топливного бака и через фильтр с влагоотделителем подается в радиально-плунжерный насос высокого давления (ТНВД) , который с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера.

Топливный насос высокого давления напрямую связан с распределительным валом и подает порцию топлива в рампу при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота.
От ТНВД топливо под большим давлением поступает в гидроаккумулятор (топливную рампу), откуда поступает на электро- или пьезогидравлические форсунки, управляемые компьютером.
Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак через топливопроводы слива (магистраль обратного слива).

Схему можно увеличить в отдельном окне браузера, щелкнув по ней мышкой.

В нужный момент блок управления (ЭБУ) 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.

Начало впрыска и количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки, зависит от начала и продолжительности сигнала электронного блока управления, формируемого на основании информации от датчиков. Этот сигнал зависит от нескольких параметров, в первую очередь – от режима работы двигателя.
Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, положения коленчатого вала (датчик Холла), положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и некоторые другие.

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.



Многократный впрыск в системе Common Rail

Поскольку давление впрыска не зависит от оборотов двигателя и нагрузки, фактическое начало, давление и продолжительность впрыска могут быть свободно выбраны в широком диапазоне значений.
Кроме того, появляется возможность применения предварительного впрыска (или даже нескольких впрысков), регулируемого в зависимости от потребностей двигателя, что приводит к существенному сокращению шума двигателя наряду с улучшением процесса сгорания и сокращением выброса вредных веществ с отработавшими газами.

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 в режиме частичных и номинальных нагрузок.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

***

Достоинства и недостатки системы Common Rail

Как уже отмечалось выше, использование в дизелях системы питания Common Rail вместо классической системы питания дает ощутимый прирост мощности, экологичности и экономичности двигателю. Уменьшение расхода топлива, выброса вредных веществ, шума, наряду с повышением динамических показателей достигается возможностью компьютерного управления всеми процессами впрыска, что невозможно осуществить в традиционных системах питания, даже самых сложных и совершенных.

К существенным недостаткам системы Common Rail следует отнести сложность обслуживания, требующего от технического персонала высокой квалификации и необходимость применения специального оборудования для тестирования работы системы. Поэтому, если автомобиль эксплуатируется в условиях ограниченного технического сервиса невысокого уровня, надежнее использовать классическую систему питания.

Следует отметить, что система питания Common Rail подвергает моторное масло значительным тепловым нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть (головка) поршней нагревается гораздо сильнее, чем у классического дизельного двигателя. Если головка поршня у классического дизеля непосредственного впрыска нагревается до 320-350 °C, при работе с системой питания Common Rail – свыше 400 °С.
В результате моторное масло выгорает и окисляется значительно интенсивнее. По этой причине в смазочной системе дизелей с впрыском типа Common Rail необходимо использовать синтетические или полусинтетические моторные масла.

***

Перспективы развития системы питания Common Rail

Совершенствование системы питания Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска. Очевидно, что чем выше давление в системе в момент впрыска, тем больше топлива успевает попасть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность двигателя. Кроме того, впрыск под большим давлением обеспечивает высокое качество распыливания топлива форсункой, что благотворно сказывается на процессах смесеобразования и горения.
В современных двигателях повышение давления впрыска ограничивается прочностью аккумулятора топлива (рампы) и топливопроводов высокого давления, которые подвержены пульсирующим и вибрационным нагрузкам при работе двигателя и способны разрушиться.
Тем не менее, за полтора десятка лет инженерными решениями удалось увеличить давление на впрыске более, чем в полтора раза – у современных дизелей с системой питания Common Rail оно достигает 220 МПа и даже более.

Высокое давление впрыска надежнее обеспечить, используя систему питания типа насос-форсунка, о которой пойдет рассказ в следующей статье.

***

Устройство и принцип работы ТНВД системы 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 топлива Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail

Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

• Компоненты системы впрыска топлива Common Rail
• Регулятор давления в системе впрыска Common Rail

Abstract : В системе Common Rail топливо подается к форсункам из аккумулятора высокого давления, называемого Rail. Рейка питается топливным насосом высокого давления. Давление в рампе, а также начало и конец сигнала, активирующего форсунку для каждого цилиндра, контролируются электроникой. Преимущества системы Common Rail включают в себя гибкость в управлении моментом впрыска и скоростью впрыска.

• Введение
• Концепция Common Rail
• Система Common Rail Dynamics
• Управление системой Common Rail
• Системы впрыска Common Rail для больших двигателей

Достоинства архитектуры системы впрыска топлива Common Rail были признаны с момента разработки дизельного двигателя. Ранние исследователи, в том числе Рудольф Дизель, работали с топливными системами, которые обладали некоторыми существенными характеристиками современных систем впрыска дизельного топлива с общей топливной рампой. Например, в 1913, патент на систему впрыска топлива Common Rail с механическими форсунками был выдан компании Vickers Ltd. из Великобритании [2092] . Примерно в то же время в Соединенных Штатах Томасу Гаффу был выдан еще один патент на топливную систему для двигателя с искровым зажиганием и непосредственным впрыском цилиндра с использованием электромагнитных клапанов с электрическим приводом. Расход топлива измерялся путем контроля времени открытия клапанов [2085] . Идея использования инжекторного клапана с электроприводом на дизельном двигателе с топливной системой Common Rail была разработана Бруксом Уокером и Гарри Кеннеди в конце 19 века.20s и применялся к дизельному двигателю калифорнийской компанией Atlas-Imperial Diesel Engine Company в начале 1930-х годов.

Работа над современными системами впрыска топлива Common Rail была начата в 1960-х годах Societe des Procedes Modernes D’Injection (SOPROMI) [2086] . Тем не менее, пройдет еще 2-3 десятилетия, прежде чем давление регулирующих органов подстегнет дальнейшее развитие, и технология станет коммерчески жизнеспособной. Технология SOPROMI была оценена компанией CAV Ltd. в начале 19 века.70-х годов, и было обнаружено, что он не дает больших преимуществ по сравнению с существующими системами P-L-N, использовавшимися в то время. Значительная работа по-прежнему требовалась для повышения точности и возможностей соленоидных приводов.

Дальнейшее развитие дизельных систем Common Rail началось в 1980-х годах. К 1985 году компания Industrieverband Fahrzeugbau (IFA) из бывшей Восточной Германии разработала систему впрыска Common Rail для своего грузовика W50, но прототип так и не был запущен в серийное производство, и через пару лет от проекта отказались.0032 [2096] . Примерно в то же время General Motors также разрабатывала систему Common Rail для своих легких двигателей IDI [2174] . Однако с отменой их программы создания легких дизельных двигателей в середине 1980-х дальнейшее развитие было остановлено.

Несколькими годами позже, в конце 1980-х и начале 1990-х годов, OEM-производители двигателей инициировали ряд проектов по разработке, которые затем были реализованы производителями оборудования для впрыска топлива:

• Компания Nippondenso усовершенствовала систему Common Rail для грузовых автомобилей [2093] [2094] , который они приобрели у Renault и который был введен в производство в 1995 году в грузовиках Hino Rising Ranger.
• В 1993 году Bosch — возможно, из-за некоторого давления со стороны Daimler-Benz — приобрела технологию UNIJET, первоначально разработанную усилиями Fiat и Elasis (дочерняя компания Fiat), для дальнейшей разработки и производства [2099] . Система Common Rail для легковых автомобилей Bosch была запущена в производство в 1997 году для модели Alfa Romeo 156 9 98 модельного года.0032 [194] и Mercedes-Benz C-класса.
• Вскоре после этого Лукас объявил о контрактах Common Rail с Ford, Renault и Kia, производство которых начнется в 2000 году.
• В 2003 году компания Fiat представила систему Common Rail следующего поколения, способную выполнять 3-5 впрысков/такт двигателя для двигателя Multijet Euro 4.

Дополнительную информацию об истории систем Common Rail можно найти в литературе [2178] [2940] .

Цель этих программ развития началась в конце 1980-х/начале 1990-х годов была разработка топливной системы для будущего легкового автомобиля с дизельным двигателем. В начале этих усилий было очевидно, что в будущих дизельных автомобилях будет использоваться система сгорания с непосредственным впрыском из-за явного преимущества в экономии топлива и удельной мощности по сравнению с распространенной в то время системой сгорания с непрямым впрыском. В задачи разработок входили комфорт вождения, сравнимый с комфортом автомобилей, работающих на бензине, соответствие будущим ограничениям выбросов и улучшение экономии топлива. Рассматривались три группы архитектур топливной системы: (1) распределительный насос с электронным управлением, (2) насос-форсунка с электронным управлением (EUI или насос-форсунка) и (3) система впрыска Common Rail (CR). В то время как усилия по каждому из этих подходов привели к коммерческим топливным системам для серийных автомобилей, система Common Rail давала ряд преимуществ и в конечном итоге стала доминировать в качестве основной топливной системы, используемой в автомобилях малой грузоподъемности. Эти преимущества включали:

• Давление топлива не зависит от частоты вращения двигателя и условий нагрузки. Это позволяет гибко контролировать как количество впрыскиваемого топлива, так и время впрыска, а также обеспечивает лучшее проникновение распыления и смешивание даже при низких оборотах двигателя и нагрузках. Эта особенность отличает систему Common Rail от других систем впрыска, в которых давление впрыска увеличивается с частотой вращения двигателя, как показано на рис. 1 [289] . Эта характеристика также позволяет двигателям развивать более высокий крутящий момент при низких оборотах двигателя, особенно если используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией (VGT). Следует отметить, что, хотя системы Common Rail могут работать с максимальным давлением в рампе, поддерживаемым постоянным в широком диапазоне скоростей вращения и нагрузок двигателя, это делается редко. Как обсуждается в другом месте, давление топлива в системах Common Rail можно контролировать в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя, чтобы оптимизировать выбросы и производительность, не подвергая риску срок службы двигателя. Рисунок 1 . Зависимость между давлением впрыска и частотой вращения двигателя в различных системах впрыска
• Снижение требований к пиковому крутящему моменту топливного насоса. По мере развития высокоскоростных двигателей с непосредственным впрыском (HSDI) большая часть энергии для смешивания воздуха с топливом исходила от импульса распыления топлива, в отличие от вихревых механизмов, используемых в более старых системах сгорания IDI. Только системы впрыска топлива под высоким давлением могли обеспечить энергию смешивания и хорошую подготовку к распылению, необходимые для снижения выбросов твердых частиц и углеводородов. Чтобы генерировать энергию, необходимую для впрыска топлива примерно за 1 миллисекунду, обычный распределительный насос должен был бы обеспечивать гидравлическую мощность почти 1 кВт за четыре (в 4-цилиндровом двигателе) импульсов по 1 мс за один оборот насоса, что создает значительную нагрузку на насос. приводной вал [922] . Одна из причин тенденции к использованию систем Common Rail заключалась в том, чтобы свести к минимуму требования к максимальному крутящему моменту насоса. В то время как требования к мощности и среднему крутящему моменту насоса Common Rail были схожими, подача топлива под высоким давлением осуществляется в аккумулятор, и, таким образом, пиковый расход (и пиковый крутящий момент, необходимый для привода насоса) не обязательно должен совпадать с событие впрыска, как в случае с насосом-распределителем. Поток нагнетания насоса можно распределить на более продолжительную часть цикла двигателя, чтобы поддерживать требуемый крутящий момент насоса более равномерным.
• Улучшено качество шума. Двигатели DI характеризуются более высоким пиковым давлением сгорания и, следовательно, более высоким уровнем шума, чем двигатели IDI. Было обнаружено, что улучшенный шум и низкие выбросы NOx лучше всего достигаются за счет введения предварительного впрыска. Легче всего это было реализовано в системе Common Rail, которая обеспечивала стабильную подачу небольшого количества запального топлива во всем диапазоне нагрузки/скорости двигателя.

###

Регулятор давления в системе впрыска Common Rail

Регулятор давления в системе впрыска Common Rail

Ханну Яаскеляйнен, Алессандро Феррари

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Существует несколько подходов к контролю давления в общей топливной рампе. Один из первых подходов заключался в том, чтобы подавать в общую топливную рампу больше топлива, чем необходимо, и использовать клапан регулирования давления, чтобы слить лишнее топливо обратно в топливный бак. Более предпочтительным подходом является дозирование топлива в насосе высокого давления, чтобы свести к минимуму количество топлива, нагнетаемого до давления в рампе. Для более поздних целей можно использовать различные виды учета топлива. В некоторых практических реализациях Common Rail используются оба подхода со стратегией управления в зависимости от условий работы двигателя.

• Введение
• Клапан регулировки давления
• Насос-дозатор
• Практический регулятор давления в рампе

Введение

Серийные топливные системы Common Rail оснащены замкнутой системой регулирования высокого давления, которая стабилизирует давление в рампе с относительно небольшим запасом до номинального значения, заданного электронным блоком управления для данного режима работы двигателя. Насос поддерживает давление в рампе, непрерывно подавая топливо в общую рампу. Это давление контролируется датчиком давления, и разница между номинальным значением давления в рампе и измеренным является входным сигналом для контроллера. В терминологии управления давление в рампе равно 9.0085 системный выход , в то время как положение привода, используемого для управления давлением в рампе, является системным входом .

Существует ряд подходов к контролю давления в общей топливной рампе. Одним из способов является подача большего количества топлива, чем необходимо, в общую топливную рампу и использование регулятора высокого давления, обычно называемого клапаном регулирования давления, в контуре высокого давления для сброса избыточного топлива обратно в топливный бак. При таком подходе положение клапана регулирования давления является входом системы управления. Хотя этот подход использовался исключительно в некоторых ранних системах впрыска топлива, таких как насосы Bosch CP1 (рис. 1 и рис. 2), это может привести к низкой эффективности и чрезмерно высокой температуре возврата топлива.

Другой подход заключается в измерении количества топлива на насосе высокого давления, чтобы обеспечить подачу в общую топливную рампу только того количества топлива, которое требуется форсункам. Возможен ряд подходов к измерению помпы. Один из распространенных подходов заключается в измерении количества топлива, всасываемого в насос (впускной дозатор), с помощью впускного дозирующего клапана (IMV) того или иного типа, иногда также называемого просто клапаном дозирования топлива (FMV). Другой подход заключается в том, чтобы позволить насосу всасывать неконтролируемое количество топлива и измерять поток нагнетания насоса (измерение на выходе) с помощью клапана, такого как дозирующий клапан на выходе (OMV). Другим средством является изменение рабочего объема насоса высокого давления. Тщательно контролируя количество топлива, поступающего в насос, и избегая сжатия избыточного топлива до высокого давления, можно повысить гидравлическую эффективность системы впрыска топлива и избежать чрезмерно высоких температур топлива. Следует отметить, однако, что дозирование топлива на ТНВД не может избежать необходимости в регуляторе высокого давления. Регулятор давления все еще можно использовать для некоторой регулировки давления в рампе.

Клапан регулировки давления

Клапан регулирования давления (PCV) для управления давлением в рампе может быть расположен на одном конце рампы (PCV-вне насоса), рис. 1, или на выходе из насоса (PCV-встроенный насос), рис. 2. PCV-вне насоса ведет к меньшие затраты на производство насоса, но близость регулятора к форсункам может вызвать дополнительные помехи в динамике форсунок. В решении PCV со встроенным насосом топливо, дросселируемое регулирующим клапаном, соединяется с потоком утечки из насосных камер, а также с топливом, текущим в контурах охлаждения и смазки насоса. Этот комбинированный поток выпускается из насоса и возвращается в топливный бак.

Рисунок 1 . Система впрыска дизельного топлива Common Rail с клапаном регулировки давления, расположенным на рампе

(Источник: Bosch)

Рисунок 2 .