Аккумуляторные системы топливоподачи Развитие аккумуляторных систем «Common

Аккумуляторные системы топливоподачи

Развитие аккумуляторных систем «Common Rail»

Выпуск топливоподающих систем для транспортных дизелей DENSO Corp. – 1, 5 млн. форсунок DELPHI – 10 млн. форсунок SIEMENS VDО – 8, 0 млн. форсунок R. BOSCH – более 23, 0 млн. форсунок

Контур высокого давления аккумуляторной системы впрыска Common Rail 1. ТНВД 2. Клапан отключения плунжерном секции 3. Клапан регулирования давления 4. Магистраль высокого давления 5. Аккумулятор высокого давления 6. Датчик давления топлива в аккумуляторе 7. Клапан ограничения давления (перепускной клапан) 8. Ограничитель пропускной способности 9. Форсунка 10. Блок управления работой дизеля

Аккумуляторные системы топливоподачи • Преимущества: • 1. Разделение во времени процесса создания энергии впрыскивания и процесса дозирования топлива, вследствие чего эти процессы не оказывают негативного воздействия друг на друга; • 2. Вместо гидравлической форсунки используется электронно гидравлическая форсунка; • 3. Впрыск топлива осуществляется под постоянным давлением; • 4. Уменьшены требования к насосу высокого давления (не осуществляет дозирование топлива); • 5. Возможность многостадийного впрыскивания топлива; • 6. Увеличено давление впрыскивания топлива.

Аккумуляторные системы топливоподачи Группы аккумуляторных систем: 1. аккумуляторные системы среднего давления в которых топливо в аккумулятор подаётся под сравнительно небольшим давлением до 30 МПа; 2. аккумуляторные системы высокого давления в которых топливо в аккумуляторе находится под высоким (150 МПа и выше) давлением они получили название «Common rail» общая магистраль.

Аккумуляторные системы топливоподачи Применение: - Легковые автомобили от 3 х цилиндровых ( 800 см) до восьми цилиндровых - Легкие грузовые автомобили до 30 к. Вт на цилиндр - Тяжелые грузовые автомобили до 200 к. Вт на цилиндр

Аккумуляторные системы среднего давления с гидроприводными насос-форсунками • Преимущества: • 1. В контурах управления топливо находится под существенно меньшим давлением. • 2. Для питания аккумулятора используется топливный насос обычного открытого типа, • 3. Упрощается проблема герметизации топливопроводов высокого давления, • 4. Независимость давления и начала впрыскивания, величины цикловой подачи от частоты вращения.

Аккумуляторные системы среднего давления с гидроприводными насос-форсунками Система состоит из четырёх основных компонентов: 1. Электронный блок управления, получающий информацию от датчиков и обеспечивающей выполнение заданной ему программы. 2. Масляный насос аксиально плунжерного типа, подающий масло из системы двигателя под давлением 0, 3 МПа на вход насоса, который повышает это давление до 4. . . 23 Мпа и через регулятор давления подает его в аккумулятор. При пуске двигателя масло подается в насос форсунки за счет давления, имеющегося в аккумуляторе. 3. Регулятор давления, управляемый электронным блоком устанавливает необходимое давление в насосе высокого давления и в масляном аккумуляторе. 4. Насос форсунки, подающие топливо в цилиндры двигателя.

Управление работой дизеля с акумуляторной системой топливоподачи 1. ТНВД 2. Топливный аккумулятор высокого давления 3. Форсунки

Аккумуляторная система впрыска

Аккумуляторная система впрыска Двигатель, его система управления и агрегаты высокого давления • 16. ТНВД • 23. Блок управления работой дизеля (ведущий) • 24. Блок управления работой дизеля (ведомый) • 25. Топливный аккумулятор высокого давления • 26. Датчик давления в аккумуляторе • 27. Форсунка • 28. Штифтовая свеча накаливания • 29. Дизель М крутящий момент А Датчики и исполнительные механизмы • 1. Датчик положения педали газа • 2. Датчик выключатель сцепления • 3. Контакты тормозов (2) • 4. Устанавливающий элемент регулятора скорости автомобиля • 5. Выключатель стартера и свечей накаливания • 6. Датчик скорости автомобиля • 7. Датчик частоты вращения коленчатого вала • 8. Датчик температуры охлаждающей жидкости • 9. Датчик температуры воздуха на впуске • 10. Датчик давления воздуха во впускном трубопроводе

Аккумуляторная система впрыска • 11. Пленочный измеритель массового расхода воздуха В. Панель приборов • 12. Комбинированная панель приборов с выдачей сигналов о расходе топлива, частоте вращения коленчатого вала и т. д. • 13. Панель управления компрессором кондиционера • 14. Диагностический монитор • 15. Таймер работы свечей накаливания Шина CAN (серийный интерфейс на автомобиле • Снабжение топливом ( контур низкого давления) • 17. Топливный фильтр с клапаном перетока • 18. Топливный бак с фильтром грубой очистки и топливоподкачивающим насосом • 19. Датчик уровня топлива D. Дополнительные системы • 20. Дополнительное дозирование • 21. Дополнительный контрольно управляющий прибор • 22. Дополнительный бак Е. Снабжение воздухом • 30. Охладитель рециркулирующих ОГ • 31. Регулятор давления наддува • 32. Турбонагнетатель (здесь — с изменяемой геометрией турбины VTG)

Аккумуляторная система впрыска • 33. Регулировочная заслонка • 34. Исполнительный механизм рециркуляции ОГ • 35. Вакуумный насос F Очистка отработавших газов • 36. Датчик температуры ОГ • 37. Нейтрализатор окислительный • 38. Сажевый фильтр • 39. Датчик перепада давлений • 40. Подогрев ОГ • 41. Датчик уровня N 0 x • 42. Широкополосный лямбда зонд • 43. Аккумулирующий нейтрализатор NOX • 44. Двухрежимный лямбда зонд • 45. Каталитически очищаемый сажевый фильтр

Узлы аккумуляторной системы впрыска на дизеле 1. Форсунка 2. Топливный аккумулятор высокого давления 3 ТНВД 4. Блок управления работой дизеля

Аккумуляторные системы высокого давления типа «Common Rail»

Контур высокого давления аккумуляторной системы впрыска Common Rail 1. ТНВД 2. Клапан отключения плунжерном секции 3. Клапан регулирования давления 4. Магистраль высокого давления 5. Аккумулятор высокого давления 6. Датчик давления топлива в аккумуляторе 7. Клапан ограничения давления (перепускной клапан) 8. Ограничитель пропускной способности 9. Форсунка 10. Блок управления работой дизеля

«Common Rail»

Аккумуляторные системы высокого давления типа «Common Rail» • Преимущества: • 1. Разделение во времени процессов создания энергии впрыска и самого впрыска, что предотвращает их негативное взаимное влияние друг на друга; • 2. Минимизация конструктивных изменений дизеля; • 3. Возможность организации многостадийного впрыскивания топлива; • 4. Уменьшаются нагрузки в приводе ТНВД; • 5. Упрощается ТНВД, так как он уже не выполняет дозирующую функцию.

Аккумуляторные системы высокого давления типа «Common Rail» • Недостатки: • 1. Проблема герметизации аккумулятора и топливопроводов; • 2. Невозможность существенного повышения давления впрыскивания; • 3. Необходимость ТНВД.

«Common Rail»

Аккумуляторная система впрыска Common Rail для четырехцилиндрового дизеля 1. Датчик массового 2. расхода воздуха 2. Блок управления работой дизеля 3. ТНВД 4. Аккумулятор высокого давления (Rail) 5. Форсунка 6. Датчик частоты вращения коленчатого вала 7. Датчик температуры охлаждающей жидкости 8. Топливный фильтр 9. Датчик положения педали газа

Аккумуляторная система впрыска Common Rail

Элементы аккумуляторной топливной аппаратуры

Топливный насос системы впрыска Common Rail • Назначение: Подача топлива к шестеренному насосу, находящемуся в корпусе ТНВД

Топливный фильтр с электронагревательным элементом • Назначение: Фильтрация топлива и его подогрев в магистрали подачи к двигателю

Шестеренный топливоподкачивающий насос • Назначение: Повышение давления топлива, поступающего от электронасоса до уровня, необходимого для обеспечения работы ТНВД на всех режимах

Контур высокого давления системы впрыска Common Rail

ТНВД системы впрыска Common Rail Назначение: • Сжатие топлива (до 1800 бар) и подача его к форсункам двигателя.

ТНВД системы впрыска Common Rail Классификация: • 1. Одноплунжерные ТНВД • 2. Звездообразные (многоплунжерные) ТНВД

Одноплунжерный ТНВД системы впрыска Common Rail

Одноплунжерный ТНВД системы впрыска Common Rail Область низкого давления

Одноплунжерный ТНВД системы впрыска Common Rail Область высокого давления

Звездообразный ТНВД системы впрыска Common Rail

Принцип действия звездообразного ТНВД Ход всасывания

Принцип действия звездообразного ТНВД Ход нагнетания

ТНВД системы впрыска Common Rail 1. Вал привода 2. Эксцентриковый кулачок 3. Плунжер с втулкой 4. Впускной клапан 5. Выпускной клапан 6. Подача топлива

ТНВД системы впрыска Common Rail

ТНВД системы впрыска Common Rail 1 Вал привода 14 Защитный клапан 2 Эксцентриковый кулачок с дроссельным 3 Плунжер с гильзой отверстием 4 Камера над плунжером 15 Перепускной канал 5 Впускной клапан низкого давления 6 Электромагнитный клапан отключений плунжерной секции 7 Выпускной клапан 8 Уплотнение 9 Штуцер магистрали, ведущей к аккумулятору высокого давления 10 Клапан регулирования давления 11 Шариковый клапан 12 Магистраль обратного слива топлива 13 Магистраль подачи топлива к ТНВД

Предохранительный клапан Назначение: Ограничение максимального давления в аккумуляторе

Регулятор давления топлива в аккумуляторе Назначение: Поддержание необходимого давления в топливном аккумуляторе

Клапан регулирования давления 1. Аккумулятор высокого давления 2. Магистраль высокого давления к впускному штуцеру 3. Датчик давления топлива 4. Клапан ограничения давления 5. Магистраль обратного слива 6. Ограничитель расхода топлива 7. Магистраль высокого давления к форсунке

Клапан регулирования давления 1. Шарик клапана 2. Якорь 3. Электромагнит 4. Пружина клапана 5. Электрический штекер

Клапан регулирования давления

Клапан ограничения давления 1. Канал высокого давления 2. Конус сердечника клапана 3. Перепускной канал 4. Сердечник клапана 5. Пружина клапана 6. Упор сердечника клапана 7. Корпус клапана 8. Отверстие упора сердечника клапана 9. Полость магистрали обратного слива

Ограничитель расхода топлива 1. Канал со стороны аккумулятора высокого давления 2. Ограничительная шайба 3. Сердечник ограничителя 4. Пружина ограничителя 5. Корпус ограничителя 6. Канал со стороны форсунки 7. Седло сердечника ограничителя 8. Дроссельное отверстие

Топливные форсунки системы Common Rail

Форсунки Common Rail Классификация: 1. Форсунки с электромагнитным управлением 2. Форсунки с пьезоэлектрическим управлением

Форсунка Соmmоn Rail с электромагнитным управлением

Форсунка Соmmоn Rail с электромагнитным управлением а форсунка закрыта (состояние покоя) b форсунка открыта (впрыскивание) 1. Магистраль обратного слива топлива 2. Штекер электрического подключения 3. Электромагнитный клапан 4. Магистраль высокого давления 5. Шарик клапана 6. Дроссельное отверстие отвода топлива 7. Дроссельное отверстие подачи топлива 8. Камера управляющего клапана 9. Поршень управляющего клапана 10. Канал подвода топлива к распыли

Форсунка Соmmоn Rail с электромагнитным управлением • а) форсунка в закрытом состоянии давление топлива в управляющей камере над управляющим поршнем выше чем давление в камере распылителя 1 катушка электромагнита; • 2 сердечник электромагнита; • 3 шариковый клапан; • 4 управляющая камера; • 5 игла распылителя; • 6 распыляющие отверстия; (b) форсунка в открытом состоянии открывание управляющего клапана после срабатывания электромагнита приводит к тому, что давление топлива в камере давления распылителя превышает давление в управляющей камере (с) фаза закрывания форсунки прерывание электрического сигнала приводит к тому, что возрастает давление в управляющей камере над управляющим поршнем.

Форсунка Соmmоn Rail с электромагнитным управлением

Принцип действия форсунки электромагнитным управлением Начало впрыска топлива

Принцип действия форсунки электромагнитным управлением Конец впрыска топлива

Форсунка Соmmоn Rail с пьезоэлектрическим управлением 1. отвод перелива топлива; 2. подвод топлива под высоким давлением; 3. пьезоэлектрический элемент; 4. управляющий поршень; 5. управляющий клапан; 6. гайка распылителя

Модуль исполнительного механизма форсунки с пьезоэлектрическим управлением

Модуль исполнительного механизма форсунки с пьезоэлектрическим управлением

Модуль исполнительного механизма форсунки с пьезоэлектрическим управлением

Модуль исполнительного механизма форсунки с пьезоэлектрическим управлением

Форсунка с пьезоэлектрическим управлением

Распределительные ТНВД Одноплунжерный ТНВД распределительного типа (основная версия):

Распределительные ТНВД • 1 насос подачи топлива (лопаточного типа); • 2 привод регулятора: • 3 устройство регулирования угла опережения впрыскивания; • 4 кулачковый диск; • 5 регулирующая втулка: • 6 распределительный плунжер; • 7 нагнетательный клапан; • 8 устройство отключения соленоидного управления: • 9 рычажный механизм регулятора; • 10 перепускной дроссель; • 11 механическое устройство отключения; • 12 пружина регулятора; • 13 рычаг контроля частоты вращения; • 14 регулирующая втулка; • 15 центробежные грузы; • 16 нагнетательный клапан ограничения давления

Распределительные ТНВД с электронным управлением • Типы конструкций: • 1. С аксиальным движением плунжера • 2. С радиальным движением плунжера

Традиционное протекание процесса впрыскивания

Традиционное протекание процесса впрыскивания • 1. Предварительное впрыскивание (PI 1)) • 2. Основное впрыскивание MI) • 3. Интенсивнее повышение давления (для системы Common Rail) • 4. Ступенчатое повышение давления (для системы индивидуальных ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS)). В данном случае двумя пружинами в корпусе форсунки обеспечивается двухступенчатый ход иглы форсунки со ступенчатым, а вовсе не плавным повышекием давления. Эго уменьшает уровень шума сгорания, но не уровень эмиссии сажи • 5. Стандартное повышение давления {традиционные системы впрыска) • 6. Мягкое падение давления (рядный распределительный ТНВД) • 7. Резкое падение давления (для систем индивидуальных ТНВД (UPS) и насос форсунок (UIS)r при использовании системы Common Rail процесс протекает несколько мягче) • 8. Раннее дополнительное впрыскивание • 9. Позднее дополнительное впрыскивание • ра давление впрыскивания • рв давление открытия форсунки • Ь продолжительность сгорания основной доли • впрыснутого топлива • V продолжительность сгорания предварительной доли впрыснутого топлива • ZV период задержки воспламенения основной доли впрыснутого топлива

Традиционное протекание процесса впрыскивания Зависимость давления впрыскивания Влияние предварительного впрыски от цикловой подачи топлива вания на процесс сгорания

Традиционное протекание процесса впрыскивания Зависимость давления впрыскивания от цикловой подачи топлива • 1. Высокооборотный двигатель • 2. Среднеоборотный двигатель • 3. Низкооборотный двигатель Влияние предварительного впрыскивания на давление сгорания • а без предвари тельного впрыскивания • b с предваритель ным впрыскиванием