Конструкция, расчет и технический сервис топливоподающих систем дизелей

Аккумуляторные топливные системы

Топливоподающая аппаратура аккумуляторного типа начала применяться на главных судовых дизелях с 1910г. и наиболее широко использовалась в 50-е годы [59, 72]. Механическое управление клапаном, приводимым от кулачка, обусловливало количество и фазу впрыскиваемого топлива. Высокое давление впрыскивания оказывалось возможным поддерживать на всех частичных режимах работы дизеля. Однако именно для главного судового дизеля это обстоятельство наименее важно и их применение на морских судах скорее обусловливалось меньшими ограничениями по габаритам, сложности, стоимости. К исчезновению на полстолетия этих систем привели их недостатки:

• значительные сложность,
• металлоемкость и громоздкость,
• разветвленность арматуры высокого давления,
• недостаточная живучесть при разгерметизации одного из соединений,
• необходимость автономной зарядки аккумулятора перед пуском.

Новые требования к ТПА, а именно:

• управляемости давлением,
• характеристикой подачи
• УОВТ по режимам работы и возможность, таким образом, глубокой оптимизации рабочего процесса,

вызвали к жизни новое поколение ТПА — аккумуляторных систем с электронным управлением.

Состав и устройство систем типа Common Rail

Первым промышленным образцом аккумуляторной топливной системы с электронным управлением без мультипликаторов давления, названный Common Rail (“Общий путь”, т.е. общая для форсунок магистраль, аккумулятор), явилась совместная разработка фирм Robert Bosch GmbH, Fiat, Elasis, реализованная в 1997 г. В настоящее время работы над CR ведутся во всех фирмах-производителях ТПА, и круг законченных разработок быстро расширяется.

Вместе с тем разработки таких систем велись с 70-х годов, причем именно в России (СССР) наиболее удачно [73 — 76].

Принцип работы CR аналогичен системе впрыскивания бензина с электронным управлением: давление в аккумуляторе постоянно, а УОВТ и qц регулируются фазой и продолжительностью открытия форсунки. Однако режимы, условия работы, предъявляемые требования иные, а следовательно, и конструкция существенно сложнее. На рис. 3.1 представлен внешний вид основных механических элементов автомобильной ТПА CR фирмы R. Bosch, а на рис. 3.2 — ее размещение на дизеле. Такие системы не усложняют головку цилиндра, как насос-форсунки, легче, чем любые альтернативные, компонуются на двигателях различных кинематических схем.

Рис. 3.1. Внешний вид автомобильной CR фирмы R. Bosch

1. форсунка;
2. корпус аккумулятора;
3. аварийный ограничитель подачи;
4. датчик давления;
5. предохранительный клапан;
6. ТНВД.

Привод ТНВД — любой, в том числе допускающий проскальзывание, не имеет острой импульсной нагрузки. К числу функциональных элементов относятся и нагнетательные трубопроводы от аккумулятора до форсунок: в отличие от бензиновых систем, без них не удается обойтись. Они имеют длину 150...240 мм, что в сочетании с длинными каналами современных форсунок обуславливает наличие сложных волновых процессов. Без их точного расчета нельзя спроектировать систему, а в эксплуатации нельзя допускать неравноценную замену трубопроводов.

Рис. 3.3 иллюстрирует состав и взаимосвязи элементов CR [77, 78]. Подробнее они рассматриваются ниже. Вариант системы CR автомобиля Mercedes-Benz С220 CDI представлен на рис. 3.4. Отсечной клапан 5 нормально открыт, но позволяет ограничивать производительность ТНВД. В ТПА применено несколько теплообменников (рис. 3.4). Теплота сжимаемого топлива отводится охладителем 10. В него подается охлаждающая жидкость, менее нагретая, чем в дизель, для этого использован специальный низкотемпературный радиатор 12. Оценка величины и значения тепловых эффектов приведены в главе 4, отметим только, что этот аспект, обычно в ТПА не рассматриваемый, для CR актуален.

С другой целью, для надежной работы ТПА в холодное время применен подогреватель 2, использующий охлаждающую жидкость, как это сделано уже на многих поколениях дизелей Mercedes-Benz. В аналогичной системе дизеля Dl BMW подогрев регулируется клапаном с биметаллическим приводом, а в баке установлен дополнительный ТПН с электроприводом.

Другие книги по ремонту и обслуживанию автомобилей топливных систем:

• топливные системы мотоциклов
• системы управления и впрыск топлива
• управление бензиновыми двигателями Bosch

Компания Автоинформ