Рис.3 a-Регулювання на боці високого тиску за допомогою клапана регулювання тиску; b-Регулювання тиску на стороні всмоктування дозуючим пристроєм, закріпленому на фланці ТНВД; c-Регулювання тиску на стороні всмоктування дозуючим пристроєм і додаткове управління клапаном регулювання тиску;
1-ТНВД; 2-Впуск палива; 3-Повернення палива; 4-Клапан регулювання тиску; 5-Акумулятор палива; 6-Датчик тиску в акумуляторі; 7-Штуцери приєднання форсунок; 8-Штуцер лінії повернення палива; 9-Запобіжний клапан; 10-дозірущих пристрій; 11-Клапан регулювання тиску.
В паливній системі Common Rail функції створення тиску і уприскування палива розділені. Тиск уприскування створюється незалежно від частоти обертання двигуна і кількості палива, що впорскується. Кожен з цих компонентів управляється системою електронного управління (EDC).
створення тиску
Функції створення тиску і уприскування палива поділяються за допомогою акумулятора палива. Паливо під тиском подається в порожнину акумулятора і, таким чином, виявляється готовим до упорскуванню. Необхідний тиск упорскування створюється постійно працюють ТНВД з приводом від двигуна. Тиск палива в акумуляторі підтримується незалежно від частоти обертання двигуна і кількості палива, що впорскується. Завдяки майже рівній подачі палива розміри ТНВД і момент опору приводу можуть бути значно менше, ніж в звичайних паливних системах. Це виражається в значно меншому навантаженні на привід ТНВД. ТНВД в системі Common Rail зазвичай має конструкцію радіально плунжерного типу. У двигунах комерційних автомобілів іноді встановлюються рядні многоплунжерние ТНВД.
Регулювання тиску в акумуляторі палива
Застосовуваний метод регулювання тиску визначається типом паливної системи.
Регулювання на боці високого тиску ТНВД
У паливних системах легкових автомобілів необхідний тиск в акумуляторі палива регулюється на боці високого тиску клапаном регулювання тиску (4 на рис. 3а). Паливо, яке не використовується для вприскування, повертається назад в щабель низького тиску через цей клапан. Такий вид контуру регулювання забезпечує швидку реакцію тиску в акумуляторі для зміни робочої точки (робочого режиму) (наприклад, в разі зміни навантаження).
Регулювання на боці високого тиску застосовувалося в перших поколіннях системах Common Rail. Клапан регулювання тиску встановлюється переважно на акумуляторі палива. У деяких варіантах систем, клапан встановлюється безпосередньо на корпусі ТНВД.
Регулювання на стороні всмоктування
Інший спосіб управління тиском в акумуляторі є регулювання подачі палива на стороні всмоктування ТНВД (рис. 3b).
Дозуючий пристрій 10, закріплене на фланці корпусу ТНВД, забезпечує точно встановлену величину подачі до акумулятора палива, для того щоб підтримувати необхідний тиск упорскування палива в системі. У разі виникнення небезпечної ситуації запобіжний клапан 9 запобігає подальше підвищення тиску в акумуляторі (вище максимально допустимого тиску).
Регулювання подачі палива на стороні всмоктування передбачає зменшення величини подачі при підвищенні тиску в акумуляторі і зниження потужності на привід насоса. Це робить позитивний вплив на витрату палива. Одночасно знижується температура палива, яке відводить назад в паливний бак, на відміну від способу регулювання на боці високого тиску.
Регулювання тиску на стороні всмоктування дозуючим пристроєм і додаткове управління клапаном регулювання тиску (система з двома керуючими пристроями)
В системі з двома керуючими пристроями (рис. 3 с) здійснюється комбіноване управління шляхом регулювання тиску на стороні всмоктування за допомогою дозуючого пристрою і регулювання на боці високого тиску через клапан регулювання тиску (див. Розділ «Паливна система Common Rail легкових автомобілів»).
впорскування палива
Форсунки впорскують паливо безпосередньо в камери згоряння двигуна. Подача палива до форсунок відбувається по коротких лініях високого тиску, приєднаним до акумулятора палива. Електронний блок управління двигуна регулює положення керуючого елемента (клапана, якоря), вбудованого в форсунку, який управляє відкриттям і закриттям розпилювача форсунки.
Кількість палива, що впорскується визначається часом відкриття насос форсунки і тиску в системі. При постійному тиску кількість палива, що впорскується пропорційно часу відкриття керуючого елемента і, отже, не залежить від частоти обертання двигуна або ТНВД (контролюючої за часом впорскування).
Потенційна гідравлічна потужність
Поділ функцій створення тиску і уприскування палива відкриває в майбутньому можливість підвищення ступенів свободи в процесі згоряння в порівнянні звичайними паливними системами. Тиск уприскування палива більш-менш вільно вибирається в межах програми карти характеристик. В даний час максимальний тиск упорскування, становить 1600 бар з передбачуваним підвищенням в майбутньому до 1800 бар.
Паливна система Common Rail допускає подальше зниження шкідливих викидів з ОГ шляхом впровадження попередніх вприськов або багатофазного уприскування палива, а також значне зниження шуму згоряння. Багатофазних впорскування палива, до п'яти в одному циклі, може бути згенерує керуючими сигналами, що забезпечують дуже швидке багаторазове спрацьовування керуючого елемента. Швидке припинення впорскування палива забезпечується також гідравлічним впливом на голку розпилювача при її посадці на сідло (закриття розпилювача форсунки).
Управління та регулювання
Принцип дії
Електронний блок управління двигуна визначає положення педалі акселератора і поточний робочий режим двигуна і автомобіля за допомогою датчиків (див. Розділ «Електронне урядування дизелів»). Отримані блоком управління дані включають в себе:
- Частоту обертання і кутове положення колінчастого вала;
- Тиск в акумуляторі палива;
- Тиск повітряного заряду;
- Температуру повітря на впуску, температуру охолоджуючої рідини і палива;
- Масова витрата повітря;
- Швидкість автомобіля і т.д.
Електронний блок управління обробляє вхідні сигнали датчиків і відповідно до процесом згоряння розраховує керуючі сигнали для клапана регулювання тиску або дозуючого пристрою, форсунок і інших приводів (наприклад, клапан рециркуляції ОГ - EGR, виконавчі пристрої регулювання витрати ОГ в турбіні турбокомпресора і т.д. )
Час перемикання форсунок, яке бажано отримати найменшим, досягається з використанням оптимізованих переключающих клапанів високого тиску і спеціальних керуючих систем.
Система «кут / час» зіставляє кут випередження впорскування палива, встановлений на основі вхідних сигналів датчиків колінчастого і розподільних валів, з режимом роботи двигуна (контроль часу). Електронна система управління дизеля (EDC) забезпечує точне дозування кількості палива, що впорскується. Крім того, система EDC має потенційні можливості застосування додаткових функцій, які можуть поліпшити реакцію і пристосовність двигуна.
Основні функції
Основні функції передбачають точне управління кутом випередження уприскування і циклової подачею палива при заданих (контрольних) тисках уприскування. Отже, ці функції забезпечує низьку витрату палива і плавну роботу дизеля.
Коригувальні функції для розрахунку вприскування палива
Деяке число коригувальних функцій служить для компенсації розбіжностей між системою впорскування палива і режимом роботи двигуна (див. Розділ «Електронне урядування дизелів»):
- Компенсації величини подачі палива форсункою;
- Калібрування нульової подачі;
- Управління компенсацією подачі палива;
- Адаптація середньої величини подачі.
Додаткові функції
Додаткові керуючі функції в розімкнутих і замкнутих системах управління виконують завдання зниження емісії шкідливих речовин і витрати палива або забезпечення додаткової безпеки та пристосовуваності двигуна. Ось деякі приклади:
- Управління рециркуляцією ОГ;
- Регулювання тиску наддуву;
- Управління системою підтримки швидкості;
- Електронний іммобілайзер і. Т.д.
Впровадження EDC в усі системи автомобіля відкриває безліч нових можливостей, наприклад, обмін даними з системою управління трансмісією або системою кондиціювання повітря.
Діагностичний інтерфейс дозволяє аналізувати збережені дані систем при технічному обслуговуванні автомобіля.
Конфігурація електронного блоку управління
Оскільки електронний блок управління двигуна зазвичай має максимально тільки вісім вихідних каскадів для форсунок, двигуни з числом циліндрів більше восьми оснащуються двома електронними блоками управління. Вони пов'язані всередині мережі як «master \ slave» (головний / підлеглий) через внутрішній високошвидкісний інтерфейс шини CAN. В результаті досягається висока обробна здатність мікропроцесорів. Деякі функції постійно розміщуються в спеціальних блоках управління (наприклад, управління компенсацією подачі палива). Інші функції можуть динамічно включатися в той чи інший блок управління в залежності від ситуації (наприклад, для визначення сигналів датчиків).