Подаване на гориво под високо налягане

Захранването с гориво под високо налягане на системата Common Rail включва:

• горивна помпа за високо налягане с клапан за регулиране на налягането;
• горивопроводи с високо налягане;
• горивна релса с акумулатор за високо налягане (рейла) с датчик за налягане и инжектори;
• тръбопровод за връщане на гориво.

Горивна помпа за високо налягане

Горивната помпа за високо налягане доставя гориво под налягане от 1350 бара през горивопроводите за високо налягане към акумулатора за високо налягане.

Горивната помпа за високо налягане е разположена на границата на степените на ниско и високо налягане на горивото. При всички условия на работа експлоатационният живот на горивната помпа съответства на експлоатационния живот на автомобила.

Горивната помпа се смазва с дизелово гориво. Горивото се компресира от три бутала, монтирани радиално под ъгъл 120° едно спрямо друго. Помпата доставя три порции гориво на оборот на коляновия вал. За 2,0-литров дизелов двигател, работещ при номинална скорост и налягане от 1350 бара, е необходима мощност от 3,8 kW за задвижване на помпата, като се вземе предвид механичната ефективност. приблизително 90%.

Работа на помпата

Помпата за пълнене на гориво доставя гориво през филтър на водоотделителя към входа на горивната помпа с високо налягане и предпазния клапан. Горивото през отвора на дросела на предпазния клапан смазва движещите се елементи на помпата и също така я охлажда. Задвижващ вал с ексцентрични гърбици движи трите плунжера на помпата нагоре и надолу според формата на гърбицата. Веднага щом захранващото налягане надвиши налягането на отваряне на предпазния клапан (0,5...1,5 bar), бустерната помпа принуждава горивото да премине през входния клапан на горивната помпа за високо налягане в отделението на помпения елемент, чието бутало се движи надолу (такт на засмукване). Входящият клапан се затваря, когато буталото на помпата преминава през BDC и тъй като горивото не може да изтече от отделението на помпения елемент, то се компресира независимо от захранващото налягане. Увеличаването на налягането отваря изпускателния клапан и щом се достигне налягане, равно на налягането в акумулатора, компресираното гориво влиза във веригата с високо налягане. Буталото на помпата продължава да доставя гориво, докато достигне TDC (такт на изпускане), в който момент налягането намалява и изпускателният клапан се затваря. Горивото, останало в отделението на помпения елемент, се разширява и буталото на помпата се движи надолу. Веднага щом налягането в отделението на помпения елемент спадне под налягането, създадено от бустер помпата, входящият клапан се отваря и процесът се повтаря.

Тъй като мощността на помпата надвишава разхода на гориво на двигателя, излишното гориво се връща в резервоара за гориво под високо налягане през клапана за регулиране на налягането. Това води до ненужно нагряване на горивото и намаляване на общата ефективност.

Горивна релса с акумулатор за високо налягане (релса)

Налягането, създадено от горивната помпа за високо налягане, се разпределя през горивната шина с акумулатора и горивопроводите към инжекторите. В същото време, поради обема на горивото в батерията, колебанията в налягането на горивото, създавани от горивната помпа за високо налягане и отварящите се инжектори, са намалени. Свиваемостта на горивото като следствие от високото налягане се използва за постигане на акумулаторния ефект. Налягането на горивото се измерва от сензор и се поддържа на необходимото ниво от клапан за регулиране на налягането.

Горивни тръбопроводи с високо налягане

Горивните тръбопроводи за високо налягане са проектирани да пренасят гориво от акумулатора за високо налягане към инжекторите и трябва да издържат на високочестотните колебания на налягането, които възникват, когато двигателят работи. Горивопроводите са изработени от стомана и имат външен диаметър 6 mm и вътрешен диаметър 2,4 mm. Всички горивни тръби с високо налягане трябва да са с еднаква дължина. Разликата в разстоянието между батерията и всеки горивен инжектор се компенсира чрез огъване на горивопроводите.

Сензор за налягане

Сензорът за налягане предава сигнал към ECM, който съответства на действителното налягане в акумулатора за налягане.

Горивото под налягане през отвора действа върху сензорната диафрагма, върху която е монтиран сензорен елемент (полупроводниково устройство), който преобразува налягането в електрически сигнал. Генерираният и усилен сигнал се предава към ECM през контактите на съединителя и електрическата верига. Сензорът работи по следния начин: когато се промени формата на диафрагмата, електрическото съпротивление на слоевете, залепени към диафрагмата, се променя. Промяна в налягането от 1500 bar води до промяна на формата на диафрагмата с 1 mm. В зависимост от приложеното налягане, изходното напрежение на сензора варира от 0 до 70 mV и след усилване е 0,5-4,5 V. Точното измерване на налягането в акумулатора е необходимо за правилното функциониране на системата за впръскване на гориво. В работния диапазон точността на измерване трябва да бъде в рамките на ±2%. Ако сензорът за налягане се повреди, клапанът за регулиране на налягането преминава в режим "мембрана" и системата за впръскване, използвайки резервната (мека) функция, приема предварително определена стойност на налягането.

Предпазен клапан

Предпазният клапан изпълнява същата функция като клапана за свръхналягане. В случай на свръхналягане, клапанът се отваря и ограничава налягането в акумулатора. Налягането на отваряне на ограничителния вентил е 1500 бара.
Вентилът за ограничаване на налягането е механично устройство, което включва следните елементи:

• корпус с външна резба за завинтване в акумулатора на налягане;
• - свързване на тръбата за връщане на гориво към резервоара за гориво;
• подвижно бутало;
• пролет.

Инжектори

Инжекторът осигурява подаване на необходимото количество гориво към горивната камера. Точно в точния момент ECM предава възбуждащ сигнал към соленоида на инжектора, който показва началото на подаването на гориво. Количеството впръскано гориво се определя от периода на отваряне на дюзата и налягането в системата. Горивото, което се връща от клапана за регулиране на налягането и степента на ниско налягане, се подава към колектора заедно с горивото, което смазва горивната помпа за високо налягане.

Дюзата се състои от следните компоненти:

• - пръскачка;
• хидравлична система;
• електромагнитен клапан.

Горивото от резбовата връзка за високо налягане се подава през канал към пулверизатора и през захранващия отвор в отделението за управление на клапана. Отделението за управление на клапана е свързано към тръбопровода за връщане на гориво през отвор за теч, свързан към електромагнитния клапан. При затваряне на отвора за изтичане хидравличната сила, приложена към буталото за управление на клапана, надвишава силата от натиска върху коничния край на иглата за пръскане. В резултат на това иглата на дюзата се движи надолу и херметически спира подаването на гориво под високо налягане към горивната камера.

Когато електромагнитният клапан на инжектора се отвори, се отваря отвор за теч, което води до намаляване на налягането в отделението за управление на клапана, което също намалява хидравличното налягане върху буталото. Веднага щом хидравличната сила стане по-ниска от силата от натиска върху коничния край на иглата на дюзата, иглата на дюзата се отваря и горивото се впръсква в горивната камера. Това индиректно управление на иглата за пръскане с помощта на хидравлична система за усилване на силата се използва, тъй като силите, необходими за бързо отваряне на иглата, не могат да бъдат генерирани директно от соленоидния клапан. Така нареченото количество контролно гориво, необходимо за отваряне на иглата на инжектора, се подава в допълнение към количеството гориво, което действително трябва да бъде въведено в цилиндъра, и то се подава през отвора за изтичане, свързан към соленоидния клапан в тръбопровода за връщане на гориво.

В допълнение към количеството гориво за контрол, има и загуба на гориво във водачите на повдигача на клапана и иглата на инжектора.

Работата на инжектора, когато двигателят работи и налягането се генерира от горивната помпа за високо налягане, се разделя на следните четири етапа:

• инжектор затворен (с приложено високо налягане);
• инжекторът се отваря (начало на впръскване на гориво);
• дюзата е напълно отворена;
• затваряне на инжектора (край на впръскването на гориво).

Когато двигателят е изключен и няма налягане в акумулатора за налягане, пружината на дюзата затваря дюзата.

Дюзата е затворена

Когато е неподвижен, електромагнитният клапан на инжектора не се възбужда и следователно е затворен. Отворът за изтичане е затворен и пружината на клапана притиска топката към гнездото на отвора за изтичане. Високото налягане от акумулатора на налягане се увеличава в отделението за управление на клапана и едновременно с това присъства в обема на отделението на иглата за пръскане. Налягането от акумулатора на налягане, приложено към крайната повърхност на контролното бутало, заедно със силата на пружината на иглата за пръскане, държи иглата в затворено положение, противодействайки на силите на отваряне, приложени в етапа на натиск.

Инжекторът се отваря

Дюзата е в неподвижно положение. Електромагнитният вентил се възбужда от ток, което осигурява бързо отваряне на клапана. Незабавно големият ток, подаван към соленоида, се намалява до ток, достатъчен да задържи соленоидния клапан в отворено положение. Когато отворът за изтичане се отвори, горивото тече от отделението за управление на клапана в кухината, разположена над клапана, и оттам през връщащата линия в резервоара за гориво. Силата, генерирана от соленоида, надвишава силата на пружината и се отваря отвор за теч, което води до намаляване на налягането в отделението за управление на клапана, което също намалява хидравличното налягане върху буталото. Веднага щом хидравличната сила стане по-ниска от силата от натиска върху коничния край на иглата на дюзата, иглата на дюзата се отваря и горивото се впръсква в горивната камера. Скоростта на отваряне на иглата на дюзата се определя от разликата в скоростта на потока през отвора за изтичане и отвора за подаване. Контролното бутало достига горна позиция, където има горивна възглавница, образувана от потока гориво между отворите за изтичане и подаването на гориво. В това положение дюзата на инжектора е напълно отворена и горивото се впръсква в горивната камера при налягане, равно на налягането в акумулатора на налягане.

Затваряне на дюзата

След спиране на подаването на напрежение към електромагнитния вентил, пружината на клапана премества арматурата надолу и топката затваря отвора за теч. Котвата се състои от две части. Въпреки това, въпреки че арматурната плоча се контролира от рамото, докато се движи надолу, тя може да "отскочи" с възвратната пружина, така че да няма насочени надолу сили, действащи върху арматурата и топката. При затваряне на отвора за изтичане хидравличната сила, приложена към буталото за управление на клапана, надвишава силата от натиска върху коничния край на иглата за пръскане. В резултат на това иглата на дюзата се движи надолу и херметически спира подаването на гориво под високо налягане към горивната камера. Скоростта на пръскащата игла се определя от потока през захранващия порт.