Клапан топливной рампы системы Common Rail
Клапан сброса давления в топливной рампе Common Rail
В данной статье рассмотрим устройство, конструкцию, место установки и принцип работы клапана сброса давления топливной системы дизельных двигателей типа Common Rail. Данный клапан имеет множество названий и часто на просторах интернета его называют не совсем корректно. Давайте разберем наиболее распространенные названия и определимся что верно, а что нет. В терминологии Bosch он именуется просто: клапан-регулятор давления. Исходя из его устройства и назначения верными также будут названия: клапан сброса давления топлива или аварийного сброса, предохранительный клапан и клапан ограничения давления топлива в топливной рампе. А такие названия, как редукционный клапан топливной рампы или обратный клапан будут не совсем корректны. Редукционные клапаны обеспечивают постоянное (редуцированное) давление на выходе и данный клапан никак не может соответствовать данной характеристики. Более подробно про редукционные клапаны можно почитать в Википедия. По принципу работы данный клапан является предохранительным. По классификации товарной номенклатуры ВЭД ЕАЭС данный клапан относится к категории «Клапаны предохранительные или разгрузочные», код ВЭД 8481401000.
Назначение клапана
Клапан сброса давления в топливной рампе Common Rail выполняет функцию предохранительного клапана. В случаях превышения установленных показателей давления клапан ограничивает давление в аккумуляторе Common Rail путем открытия сливного канала. Максимальное давление топлива в рампе, кратковременно допускаемое данным клапаном, чаще всего варьируется в диапазоне 1500 — 2300 бар и зависит от производителя и конкретной модели топливной системы.
Место установки клапана
Клапан сброса давления устанавливается (вкручивается) непосредственно в топливную рампу/рейку. На рисунке 1 данный клапан обозначен справа под номером 5. С правой стороны под №5 установлен предохранительный клапан сброса давления, с левой стороны под №8 установлен электрический датчик давления топлива. Клапан сброса давления всегда соединен с возвратной магистралью для возврата топлива.
Принцип работы клапана
Алгоритм работы клапана достаточно прост. В штатном режиме и рабочем давлении в топливной рампе (аккумуляторе) клапан находится в закрытом положении — встроенная пружина прижимает и удерживает плунжер в седле, и слив топлива из аккумулятора в возвратную магистраль не происходит. Как только давление в топливной рампе становится больше заданного значения, плунжер под действием силы давления топлива отжимается, преодолевая сопротивление возвратной пружины клапана, и топливо под давлением через образовавшийся зазор попадает во внутреннюю полость плунжера и далее в возвратную магистраль — в результате топливо уходит обратно в бак. Далее давление топлива в топливной рейке нормализуется и клапан закрывается.
Клапан сброса давления — схема и устройство
На рисунке №2 приведена краткая схема работы и устройство механического клапана аварийного сброса топлива. Данные клапаны бывают механические (прямого действия), реже встречаются электро-механические клапаны (непрямого действия). Механические предохранительные клапаны, как на нашем примере, включают в себя:
- Корпус с наружной резьбой для установки в топливную рампу.
- Сливной канал для возврата топлива.
- Плунжер с конической частью.
- Возвратная пружина.
Источник
Устройство и принцип работы системы Common Rail
Схема и детали системы
Высокое давление 230-1800 бар.
Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.
Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.
1. Подкачивающий топливный насос.
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.
2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева.
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.
3. Дополнительный топливный насос.
Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.
4. Сетчатый фильтр.
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.
5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.
6. Насос высокого давления (ТНВД).
Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.
7. Клапан дозирования топлива.
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.
8. Регулятор давления топлива.
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.
9. Аккумулятор давления (топливная рампа).
Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.
10. Датчик давления топлива.
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.
11. Редукционный клапан.
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.
12. Форсунки.
Система впрыска Common Rail
Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы
(аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.
В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе)
и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам.
Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.
Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.
В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.
Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.
Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.
Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:
* короткое время переключения
* возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта
* точность дозировки впрыска
Работа пьезофорсунки Common Rail
И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.
Процесс впрыска
Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.
ТНВД
Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления.
Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.
Устройство насоса высокого давления
Схематическое представление насоса высокого давления.
Источник
Устройство и принцип работы системы Common Rail
Схема и детали системы
Высокое давление 230-1800 бар.
Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.
Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.
1. Подкачивающий топливный насос.
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.
2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева.
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.
3. Дополнительный топливный насос.
Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.
4. Сетчатый фильтр.
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.
5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.
6. Насос высокого давления (ТНВД).
Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.
7. Клапан дозирования топлива.
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.
8. Регулятор давления топлива.
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.
9. Аккумулятор давления (топливная рампа).
Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.
10. Датчик давления топлива.
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.
11. Редукционный клапан.
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.
12. Форсунки.
Система впрыска Common Rail
Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы
(аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.
В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе)
и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам.
Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.
Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.
В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.
Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.
Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.
Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:
* короткое время переключения
* возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта
* точность дозировки впрыска
Работа пьезофорсунки Common Rail
И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.
Процесс впрыска
Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.
ТНВД
Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления.
Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.
Устройство насоса высокого давления
Схематическое представление насоса высокого давления.
Источник