Аккумуляторные системы топливоподачи

Основной отличительной чертой аккумуляторных систем является применение аккумулятора топлива, где происходит накапливание определенного необходимого количества топлива под высоким давлением.

В настоящее время существуют различные типы аккумуляторных систем топливоподачи дизелей, которые можно объединить в две большие группы:

Ø аккумуляторные системы среднего давления, в которых топливо в аккумулятор подаётся под сравнительно небольшим давлением до 30МПа;

Ø аккумуляторные системы высокого давления, в которых топливо в аккумуляторе находится под высоким (150МПа и выше) давлением - они получили название «Common rail» - общая магистраль.

Главным достоинством аккумуляторных систем обоих групп является разделение во времени процесса создания энергии впрыскивания и процесса дозирования топлива, вследствие чего эти процессы не оказывают негативного воздействия друг на друга. Первые механические системы были изобретены еще в 1913 году, но до настоящего времени их из-за больших технических сложностей в изготовлении, надежности работы и, в основном, в разработке системы управления подачей их применение было ограничено и они устанавливались в основном на отдельных судовых дизелях большой мощности.

Аккумуляторные системы среднего давления с гидроприводными насос-форсунками. В аккумуляторных системах среднего давления используются гидроприводные насос-форсунки с мультипликатором давления, который повышает давление от аккумулятора топлива с 25...30 МПа до давления впрыска 100...180 МПа. Отсюда вытекает и принципиальное достоинство таких систем - существенное уменьшение, локализация и приближение к распылителю объема сжатого до высокого давления топлива и наличие в контурах управления топлива с существенно меньшим давлением. Это позволяет применять топливный насос обычного открытого типа для питания аккумулятора и упростить проблему герметизации топливопроводов высокого давления.

Для гидропривода насос-форсунки может использоваться как топливо из системы питания (например, системы фирмы R. Bosch), так и масло из системы смазки двигателя (система HEUI фирмы Caterpillar). Также существуют системы и с пневмоприводом насосной секции.

Принципиальная схема топливной системы HEUI фирмы Caterpillar показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема топливной системы.

1 – в главную масляную магистраль, 2 – масляный насос высокого давления (МНВД), 3 – масляный фильтр, 4 – масляный насос низкого давления (МННД), 5 – масляный радиатор, 6 – управляющий клапан масляной магистрали высокого давления (ММВД), 7 – топливоподкачивающий насос, 8 – датчик ММВД, 9 – топливная магистраль, 10 – топливный фильтр, 11 – топливный бак, 12 – форсунки, 13 – регулятор давления топлива, 14 – датчики частоты вращения и углового положения коленчатого вала, 15 – тыловая часть распределительного вала, 16 – датчик давления наддува, 17 – датчик температуры охлаждающей жидкости, 18 – датчик температуры всасываемого воздуха, 19 – реле подогревателя всасываемого воздуха, 20 – датчик атмосферного давления, 21 – педаль акселератора, 22 – датчик положения педали акселератора, 23 – аккумуляторная батарея, 24 – диагностический разъем, 25 – реле горного тормоза, 26 – реле трансмиссии, 27 – лампа подогревателя всасываемого воздуха, 28 – лампа ускоренного холостого хода, 29 – лампа «Проверь двигатель», 30 – выключатели вала отбора мощности, 31 – выключатели автоматической системы поддержания скорости, 32 – электронный блок управления (микроконтроллер), 33 – датчик скорости автомобиля, 34 – спидометр и тахометр, 35 – выключатели рабочего тормоза, 36 – выключатели сцепления.

Основные элементы данной системы - это масленый насос высокого давления (МНВД), электронно-гидравлическая насос- форсунка с управляющим клапаном, магистраль высокого давления. Работает данная система следующим образом.

Масло при помощи масляного насоса пропускается через масляный фильтр и подаётся в МНВД, который поднимает давление масла до уровня управляющего давления (до 24МПа).

Топливо подаётся при помощи топливоподкачивающего насоса через фильтр к топливной магистрали расположенной в головке блока и соответственно к насос- форсункам.

Основные задачи насос форсунки – это повышение давления от 0,448МПа до 40-200МПа в зависимости режима работы, распыливание топлива и дозирование цикловой подачи.

Управляет системой микропроцессор (блок управления) на основании сигналов от ряда датчиков: положение коленчатого и распределительного валов, температура охлаждающей жидкости и надувочного воздуха, положение педали акселератора, давления наддува, температуры топлива.

Аккумуляторные системы высокого давления типа «Common Rail»

Основным преимуществом аккумуляторных систем высокого давления является разделение во времени процессов создания энергии впрыска и самого впрыска, что предотвращает их негативное взаимное влияние друг на друга. Также немаловажным является минимизация конструктивных изменений дизеля связанным с установкой агрегатов и узлов системы (основные агрегаты, такие как ТНВД и форсунки устанавливаются на штатные места).

Работает система следующим образом. Электрический подкачивающий насос, как правило, шиберного типа прокачивает топливо через фильтр с перепускным клапаном, после чего, топливо поступает в ТНВД, например, звездообразного типа. Для обеспечения требуемого расхода в корпус ТНВД может встраиваться дополнительный шестеренчатый топливный насос. После чего топливо поступает в топливный аккумулятор и соответственно к электрогидравлическим форсункам.

Для поддержания необходимого давления топлива в аккумуляторе, в него встроен датчик давления. Для предотвращения аварийного повышения давления на аккумуляторе установлен клапан ограничения давления. Для ограничения неконтролируемого расхода топлива при зависании иглы, установлен ограничитель пропускной способности.

Регулирование величины цикловой подачи топлива осуществляется микропроцессором на основании показаний ряда датчиков: датчик частоты вращения коленчатого вала; датчик расположения распределительного вала; датчик положения педали газа; датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик температуры воздуха на впуске; расходомер воздуха; датчик температуры отработавших газов; датчик перепада давления; датчик NOх; кислородный датчик.

Одним из основных требований предъявляемых к топливной аппаратуре – возможность организации многостадийного впрыскивания. Причем количество подвпрысков определяется быстродействием форсунки, т.е. клапаном разгружающим иглу.

Наибольшее распространение получили форсунки с электромагнитным клапаном, т.к. они имеют относительно невысокую стоимость и хорошо налаженное производство. Основная проблема это недостаточное быстродействие, увеличить которое можно увеличением размеров электромагнита, но при этом затрудняется компоновка форсунки на головке блока. Наиболее целесообразно использование сложного управляющего импульса, который в этом случае состоит из предваряющего, форсирующего, удерживающего и размагничивающего импульсов. Однако при этом значительно усложняется электронное управление многостадийным впрыскиванием.

Выход из сложившейся ситуации использование пьезофорсунок. В этом случае для привода управляющего клапана используется вместо электромагнитного клапана пъезоактюатор. Пьезоактюатор использует принцип обратного пьезоэлектрического эффекта, т.е. увеличивается в размерах при подаче напряжения. Пьезоактюатор представляет собой набор единичных пьезоэлементов толщиной 0.33 мм, разделённых между собой металлическими обкладками. Пьезофорсунка состоит из 264 пьезоэлектрических слоев. Управление работой осуществляется напряжением 110- 148 В в зависимости от давления в аккумуляторе.

Электрогидравлическая форсунка с пьезоактюатором представляет собой закрытую форсунку. Для работы во всем скоростном и нагрузочном диапазоне дизеля в форсунке используется сочетание гидравлического и пружинного запирания иглы форсунки. Т. е. пружина и давление топлива в управляющей камере создают необходимое усилие запирания иглы.

Управление процессом топливоподачи осуществляется по команде микроконтроллера. При подаче электрического управляющего сигнала пьезоэлемент удлиняется. Удлинение преобразуется модулем соединителя в гидравлическое давление и перемещение, воздействующие на управляющий клапан.

Поиск по сайту: