Характеристики впрыска в топливной системе Common Rail

По сравнению с традиционными топлив­ ными системами, для получения идеаль­ ных характеристик впрыска к топливной системе CR предъявляются следующие требования:

- независимо друг от друга величина подачи (количество впрыскиваемого топлива) и давление впрыска топлива должны опре­ деляться для всех эксплуатационных усло­ вий работы двигателя (что обеспечивает свободу достижения идеального состава топливовоздушной смеси);

- в начале процесса впрыска величина подачи должна быть по возможности минимальной (предварительный впрыск в период задержки воспламенения между началом впрыска и началом сгорания).

Эти требования выполняются в аккумуля­ торной топливной системе CR с двухфазным впрыском (pi^ . 4 и 6).

Топливная система Common Rail является модульной системой, и следующие ее ком­ поненты являются ответственными за обес­ печение характеристик впрыска:

Рис. 4

Характеристика давления впрыска в топ­ ливной системе Common Rail

pm - среднее давление впрыска, ри давлениев аккумуляторе.

- форсунки с электромагнитным управле­ нием, установленные в головке блока цилиндров;

- аккумулятор топлива;

- ТНВД.

Для обеспечения работы топливной систе­ мы также требуются следующие компоненты:

- электронный блок управления (ЭБУ);

- датчик частоты вращения коленчатого вала;

- датчик частоты вращения распредели­ тельного вала (фазовый датчик).

В топливных системах дизелей легковых автомобилей для создания высокого давле­ ния топлива используются радиально-плун­ жерные ТНВД. Процесс создания высокого давления в системе CR осуществляется не­ зависимо от процесса впрыска. Привод вала ТНВД осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя с постоянным передаточным отношением. Тот факт, что подача топлива в аккумулятор является рав­ номерной, означает, что по сравнению

с обычными топливными системами, ТНВД в системе Common Rail имеет значительно меньшие размеры, а также то, что его при­ вод не подвергается высоким нагрузкам от сил давления.

Форсунки соединяются с аккумулятором топлива короткими трубками линии высокого давления и, что особенно важно, включают в себя электромагнитный клапан, который включается в работу по сигналу ЭБУ в момент начала впрыска. Впрыск прекращается при обесточивании электромагнитного клапана по сигналу ЭБУ. Поскольку в топливной сис­ теме поддерживается постоянное высокое давление топлива в аккумуляторе, величина подачи является прямо пропорциональной периоду времени работы электромагнитного клапана (дозирование временем открытия форсунки). Этот процесс абсолютно не за­ висит от частоты вращения вала двигателя или ТНВД.

Требуемая быстрота срабатывания электромагнитного клапана достигается ис­ пользованием электропитания с высокими напряжениями и токами. Это означает, что фаза пуска электромагнитного клапана должна быть соответствующим образом спроектирована в ЭБУ.

Величина угла опережения впрыска конт­ ролируется соответствующей системой, предусмотренной в системе электронного управления дизелей (EDC). Для этого в сис­ теме используются датчики частоты враще­ ния коленчатого вала и положения распре­ делительного вала.

Предварительный впрыск топлива Угол опережения предварительного впрыска (запальной порции топлива) может

составить 90° по углу поворота коленчатого

вала (п.к.в.) до ВМТ. Если угол опережения

впрыска оказывается меньше 40” п.к.в. до ВМТ,

то капли топлива могут осаждаться на

поверхности поршня и стенках цилиндра,

что может привести к разжижению моторного

масла.

При наличии предварительного впрыска в камеру сгорания впрыскивается небольшое количество дизельного топлива (1...4 ммз), что приводит в результате к улучшению эф­ фективности сгорания, а также к достиже­ нию следующих показателей:

- благодаря началу реакций горения дав­ ление сжатия немного увеличивается, что, в свою очередь, приводит к умень­ шению периода задержки воспламене­ ния после основного впрыска;

- процесс сгорания протекает более мягко как результат уменьшения максималь­ ного давления сгорания (уменьшается жесткость процесса сгорания).

Такое протекание рабочего процесса снижает шум процесса сгорания, уменьшает расход топлива и во многих случаях снижает эмиссию вредных веществ с ОГ. В случае однофазного впрыска, без использования предварительного впрыска, имеет место плавный подъем кривой давления впрыска непосредственно перед ВМТ и относительно резкий подъем, максимальный пик давления после ВМТ (рис. 5). Такой резкий подъем давления в цилиндре способствует появле­ нию значительного шума сгорания дизеля. Как показано и»характеристике изменения давления в цилиндре (рис. 6), использова­ ние предварительного впрыска топлива приводит к тому, что давление вблизи ВМТ достигает более высокого значения, и даль­ нейшее повышение давления сгорания

Рис. 5

Характеристика изменения давления в цили­ ндре двигателя и подъема иглы форсунки по частоте вращения коленчатого вала при от­ сутствии предварительного впрыска топлива