Характеристики обычной системы впрыска
В обычных системах впрыска топлива с распределительным устройством и насосом прямого впрыска система впрыска включает только главную фазу впрыска – без контрольного и позднего впрыска. На распределительном топливном насосе с электромагнитным управлением действия происходят с приближением к контрольной фазе впрыска топлива. В обычных системах операции создания давления и регулировки количества впрыскиваемого топлива соединены друг с другом за счет взаимодействия кулачка и плунжера топливного насоса. Это оказывает следующее влияние на характеристики впрыска топлива:
- давление впрыска увеличивается вместе с увеличением скорости и количества поступающего в двигатель воздуха;
- в течение фактического процесса впрыска давление впрыска увеличивается и затем уменьшается до заключительного давления впрыска.
В результате этого имеют место следующие последствия:
- впрыскивается меньшее количество топлива с более низким давлением, чем количество поступающего в двигатель воздуха;
- пиковое давление составляет более чем удвоенное среднее значение давления впрыска;
- в соответствии с требованиями для эффективного сгорания кривая скорости разгрузки фактически является треугольной.
Пиковое давление является решающим для механической нагрузки элементов топливного насоса и его привода. На обычных системах впрыска топлива это является решающим для качества формирования смеси в камере сгорания.
Кривая скорости разгрузки для обычной системы впрыска топлива
Характеристики системы впрыска «Common Rail» (аккумуляторной топливной системы)
По сравнению с обычными системами впрыска для получения идеальной характеристики впрыска необходимо выполнить следующие требования:
- для каждого эксплуатационного режима двигателя необходимо разделение узла, создающего давление, и узла впрыска топлива;
- в начальный момент впрыска количество впрыскиваемого топлива должно быть низким насколько это возможно (т.е. должна учитываться инерционность между начальным моментом впрыска и началом воспламенения).
Эти требования выполняются системой впрыска «Common Rail» – аккумуляторной топливной системой – с ее контрольными и главными фазами впрыска.
«Common Rail» представляет собой блочную систему и, по сути, следующие узлы ответственны за характеристику впрыска топлива:
- форсунки с электромагнитным управлением, ввернутые в головку цилиндров;
- аккумулятор высокого давления (rail);
- топливный насос высокого давления.
Кривая скорости разгрузки для системы впрыска топлива «Common Rail»
Также для функционирования системы необходимы следующие узлы:
- электронное контрольное устройство ECU;
- датчик частоты вращения коленчатого вала;
- датчик положения распределительного вала (датчик фазы).
В легковых автомобилях для создания давления используется радиальный поршневой насос высокого давления, при этом давление создается независимо от процесса впрыска топлива. Производительность насоса прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. По сравнению с обычными системами впрыска фактическое нагнетание топлива является однородным, т.е. в Common Rail топливный насос высокого давления не только имеет меньшие размеры, но и его привод в меньшей степени подвержен пиковым нагрузкам.
Топливные форсунки соединены с рейкой короткими трубопроводами и, по существу, включают распылители и соленоидальный клапан, управляемый ECU. После прекращения подачи напряжения на соленоидальный клапан впрыск топлива прекращается. Предполагая постоянное давление, количество впрыскиваемого топлива прямо пропорционально отрезку времени, в течение которого открыт соленоидальный клапан. Этот процесс полностью независим от частоты вращения коленчатого вала двигателя и частоты вращения насоса (впрыск топлива в зависимости от времени).
Высокоскоростное переключение соленоида достигнуто за счет использования высокого напряжения и тока. Это означает, что необходимо использовать специально разработанный соленоидальный клапан, обеспечивающий площадку в момент открытия. Момент впрыска определяется системой управления EDC (Electronic Diesel Control – Электронное управление дизельным двигателем), которая использует датчик частоты вращения коленчатого вала и датчик положения распределительного вала для фазового определения рабочего цикла.