Фильтр тонкой очистки топлива

Загрязняющие примеси в топливе могут привести к повреждению элементов ТНВД, нагнетательных клапанов и форсунок. Это требует установки топливного фильтра, который должен удовлетворять требованиям конкретной топливной системы дизеля, ибо в противном случае безошибочная работа и длительный срок службы компонентов системы не могут быть гарантированы. Дизельное топливо может также содержать воду или в виде эмульсии, или в свободном виде (конденсат из-за температурных перепадов) и, если вода присутствует в компонентах топливной системы, то это приводит к их повреждению в результате коррозии.

Подобно топливным системам других типов, система CommonRail также требует установки фильтра тонкой очистки топлива с сепаратором воды (рис. 12), откуда вода может удаляться через определенные интервалы времени. Все увеличивающееся число дизелей, устанавливаемых на легковые автомобили, привело к появлению автоматического индикатора наличия воды в виде контрольной лампы, которая сигнализирует о необходимости слива воды из камеры фильтра (это обязательно для стран, использующих дизельное топливо с большим содержанием воды).

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 12)

1 - крышка фильтра, 2 - вход топлива, 3 - бумажный фильтрующий элемент, 4 - корпус, 5 - камера - сепаратор воды (конденсата), 6 - пробка для слива воды, 7 - выход топлива.

Ступень высокого давления

Кроме создания высокого давления в ступени высокого давления предусматривается распределение топлива по цилиндрам и дозирование топлива. Наиболее важными компонентами ступени высокого давления являются (рис. 13):

- ТНВД (1) с клапаном прекращения подачи (2) и регулятором давления (3);

- аккумулятор топлива (5);

- датчик давления топлива (6) в аккумуляторе;

- предохранительный клапан (7) (регулятор давления);

- ограничитель подачи (8);

- форсунки (9);

- ЭБУ(10). (устройство и работу узлов изучать)

ТНВД

Назначение

ТНВД (рис. 14 и 15), установленный между линией низкого давления и ступенью высокого давления, служит для создания необходимого высокого давления в течение всего срока службы автомобиля.

Он также включает в себя устройство для обеспечения пусковой подачи и для быстрого повышения давления в аккумуляторе.

ТНВД постоянно создает высокое давление в топливной системе, как это требуется аккумулятором топлива. Это, следовательно, означает, что в отличие от обычных топливных систем дизелей, давление топлива не должно специально повышаться для совершения каждого рабочего цикла.

Рис. 13

Ступень высокого давления в аккумуляторной системе CommonRail

1 -ТНВД,

2 - клапан прекращения подачи топлива,

3 - регулятор давления,

4 - линия высокого давления,

5 - аккумулятор топлива,

6 - датчик давления топлива в аккумуляторе,

7 - клапан-регулятор давления,

8 - ограничитель подачи,

9 - форсунка,

10 - ЭБУ

Рис. 14

ТНВД (продольный разрез)

1 - вал привода, 2 - кулачок, 3 - насосный элемент с плунжером, 4 - надплунжерная камера, 5 - впускной клапан, 6 - электромагнитный клапан прекращения подачи топлива, 7 - выпускной клапан, 8 - уплотнитель, 9 - штуцер соединения с аккумулятором, 10 - регулятор давления, 11 - шариковый клапан, 12 возврат топлива, 13 - вход топлива от топливоподкачивающего насоса, 14 - противодренажный клапан с дросселем, 15 - канал низкого давления к насосному элементу.

Устройство и конструкция (читать все)

Установка ТНВД на двигатель должна быть предпочтительно на том же месте, что и для обычного ТНВД распределительного типа. Привод ТНВД осуществляется от коленчатого вала двигателя (половина частоты вращения вала двигателя, но не более 3000 мин-1) через муфту, шестеренчатую передачу, цепь или зубчатый ремень. Смазка осуществляет-ся подаваемым ТНВД дизельным топливом.

В зависимости от располагаемого пространства, редукционный клапан устанавливается непосредственно на ТНВД или отдельно.

Топливо внутри ТНВД сжимается тремя радиально расположенными плунжерами под углом 120° друг к другу. Поскольку имеют место три рабочих хода подачи на каждый оборот вала, то развивается только небольшой момент, и напряжения на привод насоса оказываются равномерными. Момент сопротивления привода ТНВД равен 16 Н-м, что составляет 1/9 часть от момента сопротивления привода сопоставимого ТНВД распределительного типа. Таким образом, в аккумуляторной топливной системе нагрузка на привод меньше, чем в дизелях с обычными топливными системами. Мощность, затрачиваемая на привод ТНВД, увеличивается пропорционально давлению, создаваемому в аккумуляторе, и частоте вращения вала ТНВД. Например, в двигателе с рабочим объемом 2,0 литра при номинальной частоте вращения и давлении в аккумуляторе 1350 бар на привод ТНВД требуется 3,8 кВт с учетом

механического КПД порядка 90%. Более высокая потребная мощность (больше теоретически необходимой) может быть результатом возврата топлива из форсунок и через регулятор давления.

Работа ТНВД (читать все)

Топливо из топливного бака подается на вход ТНВД (рис. 14 позиция 13) топливоподкачивающим насосом через фильтр тонкой очистки топлива с сепаратором воды. Далее топливо проходит через противодренажный клапан (14) с дросселем в контур смазки и охлаждения ТНВД. Вал привода (1) с кулачком (2) приводит в поступательно-возвратное движение три плунжера (3) в соответствии с формой выступов кулачка.

Поскольку давление подкачки больше давления открытия противодренажного клапана (14) (0,5 - 1,5 бар), топливоподкачивающий насос может подавать топливо через впускной клапан в камеру (4), расположенную над плунжером (рис. 14) насосного элемента, который в данный момент движется "вниз", то есть осуществляет ход всасывания топлива. Впускной клапан закрывается, когда плунжер проходит НМТ и, поскольку топливо не может выходить из надплунжерной камеры, оно теперь может быть сжато до давления подачи в аккумулятор. При достижении этого давления открывается выпускной клапан (7), и сжатое топливо поступает в линию высокого давления и аккумулятор.

Рис. 15

Плунжер ТНВД продолжает подавать топ-ливо до тех пор, пока не достигнет ВМТ (ход нагнетания), после чего давление падает, и выпускной клапан закрывается. Давление топлива в надплунжерной камере также падает, и плунжер снова движется в сторону НМТ.

Как только давление в камере насосного элемента упадет ниже давления подкачки, впускной клапан открывается, и процесс создания высокого давления начинается снова.

Величина подачи топлива

Поскольку ТНВД проектируется для обеспечения большой подачи топлива, то на режимах холостого хода и частичных нагрузок подача топлива под высоким давлением будет избыточной. В этих случаях избыточное топливо возвращается в топливный бак через редукционный клапан. Давление топлива в баке падает, и энергия, затраченная на сжатие топлива, таким образом частично теряется. Общий КПД процесса также уменьшается вследствие необязательного подогрева топлива.

Выключение насосного элемента: Когда один из насосных элементов (3 на рис. 14) отключается, то количество топлива, подаваемого в аккумулятор, уменьшается. Отключение насосного элемента заставляет впускной клапан (5 на рис. 14) оставаться постоянно открытым. При получении электромагнитным клапаном пускового сигнала, шток, связанный с якорем электромагнитного клапана, удерживает впускной клапан постоянно открытым. В результате топливо, подаваемое в надплунжерную камеру, не может быть сжато во время хода нагнетания, и давление топлива в камере не повышается, поскольку топливо течет обратно в канал низкого давления. При одном выключенном насосном элементе, когда требуется небольшая мощность двигателя, ТНВД тем не менее продолжает постоянно подавать топливо, но только с короткими интервалами прекращения подачи.

Передаточное отношение привода: Величина подачи ТНВД пропорциональна частоте вращения его вала, что, в свою очередь, есть функция частоты вращения коленчатого вала двигателя. В ходе инженерной проработки топливной системы двигателя передаточное отношение привода ТНВД определяется так, чтобы, с одной стороны, количество избыточного топлива не было слишком большим, а с другой стороны, подача топлива должна соответствовать работе на режиме максимальной мощности двигателя. Передаточное отношение по отношению к коленчатому валу двигателя обычно равно 1:2 или 2:3.

Регулятор давления (читать все)

Назначение

Регулятор давления поддерживает рабочее давление в аккумуляторе в зависимости от нагрузки двигателя:

- при избыточном давлении в аккумулятореклапан регулятора открывается, и частьтоплива возвращается из аккумулятора в топливный бак по линии возврата топлива.

- если давление в аккумуляторе слишком

низкое, то клапан регулятора закрывается и перекрывает ступень высокого давления от линии низкого давления.

Регулятор давления

1 - шариковый клапан,

2 - якорь,

3 - электромагнит,

4 - пружина,

5 - электрические выводы

Рис. 16

Устройство и конструкция

Регулятор давления (рис. 16) имеет монтажный фланец для крепления к ТНВД или к аккумулятору давления.

Для герметичного разделения ступеней высокого и низкого давления имеется шариковый клапан, установленный на якоре электромагнита. Имеются две силы, действующие на якорь. Посадка шарика на седло осуществляется под действием пружины, а подъем клапана - при включении электромагнита. Для охлаждения и смазки электромагнит в сборе постоянно омывается топливом.

Работа регулятора давления

Регулятор давления включен в два управляющих контура:

- управляющий контур низкого быстродействия для установки переменного среднего давления в аккумуляторе;

- механический управляющий контур высокого быстродействия для компенсации

высокочастотных колебаний давления.

Если питание на электромагнит не подается: В этом случае высокое давление в аккумуляторе или на выходе ТНВД приложено к клапану-регулятору давления через входной штуцер высокого давления. Поскольку в этом случае электромагнитные силы не действуют, силы давления преодолевают сопротивление пружины, в результате чего управляющий клапан открывается и остается открытым в зависимости от величины подачи. Пружина спроектирована таким образом, что максимальное давление открытия клапана достигает 100 бар.

Если питание на электромагнит подается: если высокое давление должно быть увеличено, то к усилию пружины добавляется электромагнитная сила. При подаче питания на электромагнит шариковый клапан закрывается и остается закрытым до тех пор, пока не нарушится равновесие между силой высокого давления с одной стороны и комбинированными силами пружины и электромагнита с другой. Затем клапан открывается, и в результате давление топлива поддерживается постоянным. Изменение величины подачи ТНВД или слив топлива из ступени высокого давления компенсируется изменением положения клапана. Электромагнитные силы пропорциональны току питания, который изменяется под действием широтно-импульсной модуляции. Частота пульсирующих колебаний 1 кГц вполне достаточна для предотвращения нежелательного перемещения якоря электромагнита и/или колебаний давления в аккумуляторе.