Розробка конструкції елементів акумуляторної системи паливоподачі

Abstract

Система Common Rail – наступний крок у розвитку систем паливоподачі дизелів (а також бензинових двигунів). Її особливістю стало використання акумуляторного вузла (резервуару), що містить розподільчий трубопровід (загальна рампа), лінії подачі палива та форсунки. ЕБУ за заданою програмою передає керуючий сигнал солоноїду форсунки, яка подає паливо в камеру згоряння двигуна. Використання принципу поділу вузла, що створює тиск (насос високого тиску), і вузла впорскування (електромагнітна форсунка) забезпечує підвищення точності управління процесом згоряння, а також збільшення тиску впорскування. Систему Common Rail, розроблену фірмою Bosch, вирізняють такі особливості: – можливість встановлення системи без радикальної зміни конструкції самого дизельного двигуна; – тиск палива підтримується на необхідному рівні, незалежно від частоти обертання колінчастого валу двигуна. Це дає можливість збільшити величину моменту, що крутить, при малих оборотах двигуна; – керування системою здійснюється під контролем електроніки, тому кількість палива, що впорскується в циліндри, дозується точніше. Це покращує процес згоряння та знижує витрату палива; – паливо впорскується під тиском близько 135 МПа. Такий високий тиск забезпечує отримання дуже дрібно розпорошеного палива, яке згоряє повніше і призводить до зменшення шкідливих викидів та зниження димності газів, що відпрацювали. Ще більш повне згоряння може бути забезпечене застосуванням попереднього упорскування або багаторазового впорскування протягом одного такту; – організація процесу упорскування за допомогою електроніки дає можливість істотно знизити шумність дизеля. На відміну від інших систем живлення дизелів, що управляють роботою кулачкових механізмів, система Common Rail є акумуляторною системою, в якій паливо знаходиться під високим тиском в акумуляторному вузлі (Rail). Система Common Rail складається з трьох основних частин: контуру низького тиску, контуру високого тиску та системи датчиків. У контур низького тиску входять: паливний бак, насос, що підкачує, паливний фільтр і сполучні трубопроводи. Контур високого тиску складається з насоса високого тиску (замінює традиційний ПНВТ) з контрольним клапаном, акумуляторного вузла високого тиску (рампи) з датчиком, що контролює в ній тиск, форсунок та з’єднувальних трубопроводів високого тиску. Акумуляторний вузол є довгою трубою з поперечно розташованими штуцерами для приєднання форсунок і виконаний двошаровим (внутрішній шар виготовлений з хімічно інертного матеріалу). Електронний блок управління системи Common Rail отримує електричні сигнали від наступних датчиків: положення колінчастого валу, положення розподільчого валу, переміщення педалі «газу», тиску наддуву, температури повітря, температури охолоджуючої рідини, масової витрати повітря та тиску палива в акумуляторному вузлі. Датчики визначають значення відповідних фізичних величин, а ЕБУ на основі отриманих сигналів обчислює необхідну кількість палива, що подається, дає команду на початок упорскування, визначає тривалість відкриття форсунки, коригує параметри упорскування і керує роботою всієї системи. У контурі низького тиску насос, що підкачує, засмоктує паливо з бака, пропускає його через фільтр, в якому затримуються забруднення, і доставляє його до контуру високого тиску. У контурі високого тиску насос високого тиску подає паливо в вузол акумулятора, де воно знаходиться при максимальному тиску 135 Мпа за допомогою контрольного клапана. Якщо контрольний клапан насоса високого тиску відкривається за командою ЕБУ, паливо від насоса зливальним трубопроводом надходить у паливний бак. Кожна форсунка з’єднується з акумуляторним вузлом окремим трубопроводом високого тиску, а всередині форсунки є керуючий соленоїд (електромагнітний клапан). При отриманні командного електричного сигналу від ЕБУ форсунка починає впорскувати паливо у відповідний циліндр. Упорскування палива продовжується доти, поки електромагнітний клапан форсунки не відключиться по команді блоку управління, який визначає момент початку упорскування і кількість палива, отримуючи дані від датчиків та аналізуючи отримані значення за спеціальною програмою, закладеною в пам’яті комп’ютера. Крім того, блок здійснює постійний контроль працездатності системи. Оскільки в акумуляторному вузлі паливо знаходиться при постійному та високому тиску, це дає можливість упорскування невеликих і точно відміряних порцій палива. З’явилася можливість упорскування попередньої порції палива перед основною, що дає можливість значно покращити процес згоряння. Вимоги до систем упорскування дизельного палива постійно зростають. Вищі тиски впорскування, підвищені швидкості спрацьовування форсунок і гнучке налаштування робочого процесу до умов експлуатації автомобіля роблять двигун більш потужним, економічним і малотоксичним. Крім того, система впорскування палива все більше інтегрується в загальну електронну схему керування автомобілем. Однією з таких високорозвинених систем упорскування є акумуляторна система Common Rail, основною перевагою якої є широкий діапазон зміни тиску палива та моменту початку упорскування. Це реалізується шляхом поділу процесів створення тиску та забезпечення упорскування палива.