Фильтр тонкой очистки топлива
Загрязняющие примеси в топливе могут привести к повреждению элементов ТНВД, нагнетательных клапанов и форсунок. Это требует установки топливного фильтра, кото рый должен удовлетворять требованиям
Рис. 12 Фильтр тонкой очистки топлива
1 - крышка фильтра, 2 - вход топлива, 3 - бумаж ный фильтрующий элемент, 4 - корпус, 5 - каме ра - сепаратор воды (конденсата), 6 - пробка для слива воды, 7 - выход топлива.
 |
конкретной топливной системы дизеля, ибо
в противном случае безошибочная работа и длительный срок службы компонентов сис темы не могут быть гарантированы. Дизель ное топливо может также содержать воду или
в виде эмульсии, или в свободном виде (кон денсат из-за температурных перепадов) и, если вода присутствует в компонентах топ ливной системы, то это приводит к их повреж дению в результате коррозии.
Подобно топливным системам других типов, система Common Rail также требует установки фильтра тонкой очистки топлива с сепаратором воды (рис. 12), откуда вода может удаляться через определенные интер валы времени. Все увеличивающееся число дизелей, устанавливаемых на легковые автомобили, привело к появлению автома тического индикатора наличия воды в виде контрольной лампы, которая сигнализирует
о необходимости слива воды из камеры фильтра (это обязательно для стран, исполь зующих дизельное топливо с большим содер жанием воды).
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,
Клапан прекращения подачи топлива,
Регулятор давления,
Линия высокого давления,
Аккумулятор топлива,
Датчик давления топлива в аккумуляторе,
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 топлива, таким образом частично теряется. Общий КПД процесса также уменьшается вследствие необязательного подогрева топлива.
Выключение насосного элемента:
Когда один из насосных элементов (3 на рис. 14) отключается, то количество топлива, подаваемого в аккумулятор, уменьшается. Отключение насосного элемента заставляет впускной клапан (5 на рис. 14) оставаться постоянно открытым. При получении электро магнитным клапаном пускового сигнала, шток, связанный с якорем электромагнитного клапана, удерживает впускной клапан пос тоянно открытым. В результате топливо, подаваемое в надплунжерную камеру, не может быть сжато во время хода нагнетания, и
 |
Рис. 16
Регулятор давления
1 - шариковый клапан,
2 - якорь,
3 - электромагнит,
4 - пружина,
5 - электрические выводы.
давление топлива в камере не повышается,
поскольку топливо течет обратно в канал и
работа низкого давления. При одном
выключенном насосном элементе, когда
требуется небольшая мощность двигателя,
ТНВД тем не менее продолжает постоянно
подавать топливо, но только с короткими
интервалами прекращения подачи.
Передаточное отношение привода: Величина подачи ТНВД пропорциональна
частоте вращения его вала, что, в свою очередь, есть функция частоты вращения коленчатого вала двигателя. В ходе инженер ной проработки топливной системы двига теля передаточное отношение привода ТНВД определяется так, чтобы, с одной сто роны, количество избыточного топлива не было слишком большим, а с другой стороны, подача топлива должна соответствовать работе на режиме максимальной мощности двигателя. Передаточное отношение по отно шению к коленчатому валу двигателя обычно равно 1:2 или 2:3.
Регулятор давления
Назначение Регулятор давления поддерживает рабочее давление в аккумуляторе в зависимости от нагрузки двигателя:
- при избыточном давлении в аккумуляторе клапан регулятора открывается, и часть топлива возвращается из аккумулятора в топливный бак по линии возврата топлива.
- еслЯ^цавление в аккумуляторе слишком низкое, то клапан регулятора закрывается и перекрывает ступень высокого давле ния от линии низкого давления.
| Устройство и конструкция | Если питание на электромагнит подается: | |||||
| Регулятор давления (рис. 16) имеет мон | Если высокое давление должно быть уве | |||||
| тажный фланец для крепления к ТНВД или | личено, то к усилию пружины добавляется | |||||
| к аккумулятору давления. | электромагнитная сила. При подаче пита | |||||
| Для герметичного разделения ступеней | ния на электромагнит шариковый клапан | |||||
| высокого и низкого давления имеется шари | закрывается и остается закрытым до тех | |||||
| ковый клапан, установленный на якоре | пор, пока не нарушится равновесие между | |||||
| электромагнита. Имеются две силы, действу | силой высокого давления с одной стороны и | |||||
| ющие на якорь. Посадка шарика на седло | комбинированными | силами | пружины и | |||
| осуществляется под действием пружины, | электромагнита с другой. Затем клапан откры | |||||
| а подъем клапана - при включении электро | вается, и в результате давление топлива | |||||
| магнита. Для охлаждения и смазки электро | поддерживается постоянным. Изменение | |||||
| магнит в сборе постоянно омывается топли | величины подачи ТНВД или слив топлива из | |||||
| вом. | ступени высокого давления компенсируется | |||||
| изменением положения клапана. Электро | ||||||
| Работа регулятора давления | магнитные силы пропорциональны току пи | |||||
| Регулятор давления включен в два управ | тания, который изменяется под действием | |||||
| ляющих контура: | широтно-импульсной модуляции. Частота | |||||
| - управляющий контур низкого быстродей | пульсирующих колебаний 1 кГц вполне дос | |||||
| ствия для установки переменного сред | таточна для предотвращения | нежелатель | ||||
| него давления в аккумуляторе; | ного перемещения | якоря электромагнита | ||||
| - механический управляющий контур высо | и/или колебаний давления в аккумуляторе. | |||||
| кого быстродействия для компенсации | ||||||
| высокочастотных колебаний давления. | Аккумулятор высокого давления | |||||
| Если питание на электромагнит не подается: | Назначение | |||||
| В этом случае высокое давление в акку | Аккумулятор (рис. 17) служит для хранения | |||||
| муляторе или на выходе ТНВД приложено | топлива под высоким давлением и одновре | |||||
| к клапану-регулятору давления через вход | менно обеспечивает демпфирование колеба | |||||
| ной штуцер высокого давления. Поскольку | ний давления, ^нерируемых при подаче ТНВД. | |||||
| в этом случае электромагнитные силы не | Высокое давление в аккумуляторе явля | |||||
| действуют, силы давления преодолевают | ется общим для всех цилиндров, откуда и | |||||
| сопротивление пружины, в результате чего | следует | название | топливной | системы | ||
| управляющий клапан открывается и остается | “Common Rail” (“Общий путь”). Даже при | |||||
| открытым в зависимости от величины подачи. | больших подачах в аккумуляторе поддержи | |||||
| Пружина спроектирована таким образом, | вается | практически | постоянное | высокое | ||
| что максимальное давление открытия кла | давление, что обеспечивает | постоянство | ||||
| пана достигает 100 бар. | давления во время впрыска топлива. |
Рис. 17