2.Та дизелей нового поколения (c повышенным давлением* впрыскивания).

Требования к ТПА :

1) управляемость давлением впрыскивания;

2) управляемость характеристикой подачи;

3) управляемость УОВТ,

т.е. глубокая оптимизация рабочего процесса.

2.1. Та Common Rail.

Ужесточение законодательных экологических требований, предъявляемых к дизелям, заставило моторостроителей разработать новый тип топливоподачи — CommonRail — систему впрыска XXI века, все шире завоевывающую признание.

Принцип работы CRаналогичен системе впрыскивания бензина с электронным управлением: давление в аккумуляторе постоянно, а УОВТ и ЦПТ регулируются фазой и продолжительностью открытия форсунки. Но режимы, условия работы, предъявляемые требования и конструкция существенно отличаются от традиционной.

Рис.29. Гидравлическая схема CR автомобиля

(+): Система Common Rail (в переводе с английского – общая магистраль) не усложняют ГБЦ (в отличие от Н-Ф), ЛЕГЧЕ КОМПОНУЮТСЯ НА ДИЗЕЛЯХ различных кинематических схем. Привод ТНВД – любой, в т.ч. допускающий проскальзывание, не имеет острой импульсной нагрузки. Давление в аккумуляторе постоянно, УОВТ и ЦПТ регулируются фазой и продолжительностью открытия форсунки. Отсечной клапан 5 – нормально открыт, но позволяет ограничивать производительность ТНВД. Теплота сжимаемого топлива отводится охладителем 10. В него подаётся охлаждающая жидкость (масло), менее нагретая, чем в дизель; для этого используется спец. низкотемпературный радиатор 12 (дляCRэто актуально, т.к.при↑p →↑t).

С ДРУГОЙ СТОРОНЫ, ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ НИЗКИХ t ИМЕЕТСЯ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ 2, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ОЖ.

К ТПН требования как у традиционной ТА. ТПН обычно шестерёнчатые, роторные с автономным электроприводом, в т.ч. погружённые в бак.

В обычных системах питания для впрыска каждой порции топлива ТНВД должен повышать давление в соответствующем топливопроводе и форсунке. Поскольку производительность насоса зависит от числа оборотов кулачкового или, что то же самое, коленчатого вала, результат в каждом конкретном случае получается далеко не оптимальным. Так же далека от идеальной и работа форсунки. Ее запорная игла открывается под действием ударной волны в топливной магистрали, а закрывается под действием пружины. В CRвсе иначе.

Топливо постоянно находится под высоким давлением в общей для всех форсунок топливной магистрали . В ней блок управления дизелем поддерживает, меняя производительность насоса, давление на уровне 1500…1800 бар (около 150…180 МПа)-для двигателей других фирм давление может несколько отличаться, но оно всегда превышает 100 МПа при различных режимах работы двигателя, то есть независимо от его n_е и нагрузки при любой последовательности впрыска по цилиндрам.

Взаимное расположение поршня (в разрезе), клапанов, форсунки и свечи накаливания

Форсунки также претерпели существенные изменения. Они оснащены специальными электромагнитными (у Mercedes-Benz – пьезоэлектрическими) клапанами и управляются по гибкому алгоритму в соответствии с конкретными условиями работы дизеля. Высокое давление, под которым топливо впрыскивается в цилиндр, создается уже при самом малом числе оборотов коленвала. Благодаря ему, а также электронному управлению процессом впрыска достигается значительно лучшая подготовка смеси в цилиндрах, что приводит к уменьшению расхода топлива и снижению токсичности выхлопных газов.

В системе Common Rail электроника регулирует момент впрыска, количество впрыскиваемого топлива и сам закон его подачи. Именно этим и достигается оптимальный на каждом конкретном режиме работы дизеля результат. Общая магистраль оборудована датчиком давления и обратным клапаном, перепускающим топливо обратно в бак.

Любопытно, что работа топливного насоса с разной производительностью, малой при низких оборотах и высокой на больших, сказалась на уровне шума, производимого дизелем.

Взаимное расположение форсунки с пятью отверстиями и камеры сгорания (Peugeot DW10ATED)

Замеры показали, что переход на систему Common Rail позволил уменьшить его на 10%. Кстати, концерны PSA и Daimler Benz на своих дизелях, оборудованных новой системой топливоподачи, пошли в отношении снижения шума еще дальше. Их предложение – переход на так называемый пилотный впрыск.

Он происходит за доли секунды перед впрыском основной порции топлива и нужен для предварительного разогрева камеры сгорания. В этом случае топливо быстрее воспламеняется, а давление и температура возрастают не так быстро, что снижает «жесткость» работы двигателя и его шум.

Работа форсунки в система «Common Rail»

Основной дозе топлива предшествует короткий предвпрыск, который предназначен для прогрева камеры сгорания и обеспечения более плавного горение смеси. Это способствует более мягкой работе двигателя. Предвпрысков может быть несколько. Затем идёт основной впрыск, после которого может следовать окончательный впрыск - в момент, когда выпускной клапан открыт, что помогает каталитическому нейтрализатору успешно дожигать вредные вещества.

Рис. 30. Диаграмма работы форсунки.

Они оснащены специальными электромагнитными (у дизелей Mercedes-Benz — пьезоэлектрическими) клапанами и управляются по гибкому алгоритму в соответствии с конкретными условиями работы дизеля. Высокое давление, под которым топливо впрыскивается в цилиндр, создается уже при самом малом числе оборотов коленвала. Благодаря ему, а также электронному управлению процессом впрыска достигается значительно лучшая подготовка смеси в цилиндрах, что приводит к уменьшению расхода топлива и снижению токсичности выхлопных газов. В системе common rail электроника регулирует момент впрыска, количество впрыскиваемого топлива и сам закон его подачи. Именно этим и достигается оптимальный на каждом конкретном режиме работы дизеля результат. Общая магистраль оборудована датчиком давления и обратным клапаном, перепускающим топливо обратно в бак.

Рис.31.

Достигнуты отличные выходные показатели дизелей нового поколения: расход топлива улучшен на 10–15%, мощность возросла на 40% и это при существенном снижении выбросов вредных веществ в атмосферу.

Предохранительный клапан CR Bosch предназначен для стравливания топлива из аккумулятора при превышении давления выше допустимого. Он может срабатывать при неисправном регуляторе давления. Давление срабатывания клапана 2 регулируется поворотом винта 4. конус у клапана 2 более тупой, чем у корпуса 1, усилие затяжки пружины 3 составляет 400…450 Н. Обе детали закалены (рис.35).

Рис. 35.Предохранительный клапан CR Bosch.

Аварийный ограничитель подачи топлива предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля. В нём используется принцип возникновения разности давлений по обе стороны от клапана 1 при прохождении топлива через его жиклёры 2. Сечение жиклёров, затяжка пружины 3 и диаметр клапана должны строго отвечать максимальной продолжительности и расходу, т.е. подаче топлива (рис.36).

Рис. 36. Аварийный ограничитель подачи топлива через форсунку CR Bosch.

. Рис. 32.

• Улучшение топливной экономичности на 3..8%

• Снижение шума работы двигателя

Рис. 33.Принципиальна схема системы питания дизеля Common Rail:

a – электронный коммутатор; b – датчики: температуры масла, температуры охлаждающей жидкости, температуры засасываемого в цилиндры воздуха, давления воздуха после турбокомпрессора; c – датчик положения кулачков распредвала; d – форсунки (каждая с пятью отверстиями); e – общая топливная магистраль; f – электронасос для подачи топлива; g – фильтр первичной очистки топлива; h – топливный бак; i – датчик частоты вращения коленвала; j – датчик положения педали акселератора или нагрузки на двигатель; k – топливный фильтр; l – топливный насос высокого давления (1350 бар при 3200 об/мин); m – подогреватель топлива; 1 – топливная магистраль низкого давления; 2 – топливная магистраль высокого давления; 3 – магистраль возврата топлива; 4 – электропровода