10.4. Призначення, загальна будова та робота системи живлення common rail

Наступним кроком в розвитку систем живлення дизельних двигунів є система Common Rail. Її особливістю стало використання акумуляторного вузла (резервуара), який містить розподільний трубопровід (загальна рампа), лінії подачі пального і форсунки. ЕБУ за заданою програмою передає сигнал керування до соленоїда форсунки, яка подає пальне в камеру згоряння двигуна. Розділення насоса високого тиску і електромагнітної форсунки забезпечує підвищення точності управління процесом згоряння та збільшення тиску упорскування.

Рис. 10.12. Компоненти системи Common Rail

Система Common Rail є акумуляторною системою, в якій пальне знаходиться під високим тиском в акумуляторному вузлі (Rail). Вона складається з трьох основних частин: контура низького тиску, контура високого тиску і системи давачів.

Рис. 10.13. Схема роботи системи Common Rail: 1 – паливний насос низького тиску; 2 – паливний насос високого тиску; 3 – паливний фільтр; 4 – акумуляторний вузол; 5 – давач тиску; 6 – форсунка; 7 – лінія під’єднання інших давачів; 8 – електронний блок управління; 9 – паливний бак

У контур низького тиску входять: паливний бак, підкачувальний насос, фільтр і сполучні трубопроводи.

Контур високого тиску складається з насоса високого тиску з контрольним клапаном, акумуляторного вузла високого тиску з давачем, форсунок і сполучних трубопроводів високого тиску.

Акумуляторний вузол є довгою трубою з поперечно розташованими штуцерами для під'єднання форсунок.

Електронний блок управління системи Common Rail отримує електричні сигнали від таких давачів: положення колінчастого вала, положення розподільного вала, переміщення педалі керування подачею пального, тиску наддуву, температури повітря, температури охолоджувальної рідини, масової витрати повітря і тиску пального в акумуляторному вузлі.

Давачі визначають значення відповідних фізичних величин, а ЕБУ на основі отриманих сигналів обчислює необхідну кількість пального, що подається в циліндри, дає команду на початок упорскування, визначає тривалість відкриття форсунки, корегує параметри упорскування і керує роботою всієї системи.

У контурі низького тиску підкачувальний насос засмоктує пальне з бака, пропускає його через фільтр і доставляє до контура високого тиску.

У контурі високого тиску насос високого тиску подає пальне в акумуляторний вузол, де воно знаходиться при максимальному тиску 135 МПа за допомогою контрольного клапана. Якщо контрольний клапан насоса високого тиску відкривається по команді ЕБУ, пальне від насоса по зливному трубопроводу поступає в паливний бак. Кожна форсунка з'єднується з акумуляторним вузлом окремим трубопроводом високого тиску, а всередині форсунки є електромагнітний клапан. При отриманні командного електричного сигналу від ЕБУ форсунка починає упорскувати пальне у відповідний циліндр. Упорскування пального продовжується доти, поки електромагнітний клапан форсунки не відключиться за командою блока управління. ЕБУ визначає момент початку упорскування і кількість пального, отримуючи дані від давачів і порівнюючи отримані значення із спеціальною програмою, закладеною в пам'яті комп'ютера. Крім того, блок проводить постійний контроль працездатності системи.

Оскільки в акумуляторному вузлі пальне знаходиться під постійним і високим тиском, це дає можливість упорскування невеликих і точно відміряних порцій. Крім того, з'явилась можливість упорскування попередньої порції пального перед основною, що дає можливість значно покращити процес згоряння.

Конструкція компонентів системи Common Rail. В якості підкачувального насоса використовуються електричні насоси, які можуть встановлюватись як всередині бака, так і в трубопроводі між баком і фільтром. Конструкція таких насосів схожа з електричними бензонасосами, які застосовують в системах живлення бензинових двигунів. При відключенні живлення електродвигуна насоса пальне перестає поступати до двигуна і він глохне.

Насос високого тиску системи Common Rail розташовується в підкапотному просторі автомобіля, зазвичай в тому ж місці, де і ПНВТ. Він створює високий тиск, необхідний для упорскування пального на всіх режимах роботи дизеля.

Рис. 10.14. ПНВТ системи Common Rail

Насос високого тиску Common Rail приводиться в дію від колінчастого вала двигуна за допомогою зубчастої, ланцюгової або пасової передачі. Він змащується і охолоджується самим пальним. На вході в насос встановлений запобіжний клапан, що не допускає падіння тиску в системі.

Три плунжери приводяться в дію ексцентриком, встановленим на валу насоса. При русі плунжера вниз під дією пружини відкривається клапан і пальне заповнює простір над плунжером. При ході плунжера вгору клапан закривається і пальне стискається плунжером.

Рис. 10.15. Конструкція ПНВТ системи Common Rail: 1 – вал привода; 2 – ексцентриковий кулачок; 3 – плунжер з втулкою; 4 – впускний клапан; 5 – випускний клапан; 6 – магістраль подачі пального до ПНВТ

Акумуляторний вузол є загальним для всіх циліндрів двигуна. Для того, щоб максимально знизити пульсації тиску пального, об'єм рампи повинен бути якомога більшим. Проте це може привести до затримки при його заповненні пальним, а отже, до затримки пуску двигуна. У зв'язку з цим конструкторам доводиться йти на певний компроміс. Виготовляється вузол з надміцної сталі.

Клапан контролю тиску управляється комп'ютером ЕБУ і підтримує постійний тиск в акумуляторному вузлі. Застосовуються два варіанти установки клапана: на насосі високого тиску або безпосередньо на акумуляторному вузлі.

У форсунках двигуна є електромагніти, які управляють їх роботою, отримуючи електричні сигнали від ЕБУ.

Розпилювач форсунки закритий голкою, яка притискається до сідла розпилювача завдяки спільній дії зусилля стиснення пружини і сили тиску пального. Електромагнітний клапан служить тільки для управління тиском пального. При подачі електричного струму на його обмотку клапан зменшує силу тиску, що перешкоджає підняттю голки форсунки і початку процесу упорскування. При відключенні електромагніту форсунка закривається і упорскування пального припиняється. Пальне, яке просочується з форсунки, потрапляє в зливну магістраль.

Рис. 10.16. Форсунка системи Common Rail: 1 – котушка електромагніту; 2 – сердечник електромагніту; 3 – кульковий клапан; 4 – керуюча камера; 5 – голка розпилювача; 6 – отвори розпилювача