Главная | Обратная связь

Ограничитель расхода топлива

Назначение

Ограничитель расхода топлива в системе Common Rail применяют, в частности, на двигателях тяжелых грузовых автомобилей. Он предназначен для предотвращения маловероятного случая, когда форсунка увеличивает продолжительность впрыскивания, например в случае зависания иглы. Чтобы выполнить эту задачу, ограничитель при превышении максимально допустимого количества поступающего из аккумулятора топлива перекрывает магистраль к соответствующей форсунке.

Устройство

Ограничитель расхода топлива (рис. 3) состоит из металлического корпуса 5 с двумя наружными резьбами — для ввинчивания в аккумулятор высокого давления и для соединения с магистралью, ведущей к форсунке.

Внутри ограничителя расхода топлива находится сердечник 3, который пружина 4 отжимает в направлении аккумулятора высокого давления. Сердечник уплотняется по стенке корпуса. Продольный канал, имеющий в сердечнике переменный диаметр, заканчивается поперечными перепускными дроссельными отверстиями 8 с точно подобранной пропускной способностью.

Принцип действия Работа в обычном режиме (рис. 3 и 4) В положении покоя сердечник 3 упирается в ограничительную шайбу 2. Открытие форсунки в момент впрыскивания топлива немного снижает давление в ведущей к ней магистрали. В результате сердечник под действием потока топлива из аккумулятора смещается к форсунке (на рис. 3 — вниз), вытесняя при этом смещении некоторое количество топлива для поддержания необходимого давления в магистрали. Когда впрыскивание завершается, сердечник останав­ливается, не доходя до седла 7. Затем пружина 4 отжимает его назад в исход­ное положение против потока топлива, продолжающего перетекать к уже закрывшейся форсунке через дроссельные отверстия 8.

Параметры пружины и дроссельных отверстий подобраны гак им образом, что даже при максимальной подаче топлива (включая защитный резерв) сердечник способен вернуться в исходное положение, в котором пребывает до начала следующего цикла впрыскивания.

Работа с большой утечкой топлива. Если расход топлива при впрыскивании значительно превышает необходимый уровень, то под действием сильного потока топлива сердечник садится в седло и перекрывает доступ топлива к форсунке. До остановки двигателя сердечник остается в этом положении, а затем пружина возвращает его назад.

Работа с малой утечкой топлива (рис: 4) Если расход топлива при впрыскивании незначительно превышает необходимый уровень, то после нескольких циклов впрыскивания сердечник ограничителя постепенно смещается к седлу, а затем точно так же, как и в случае с большой v течкой топлива, перекрывает подачу топлива к форсунке до остановки дизеля.

 

Форсунка

Форсунки связаны с аккумулятором короткими магистралями высокого давления. Так же, как и на дизелях с непосредственным впрыском топлива, форсунки системы Common Rail устанавливаются с зажимными скобами в головке цилиндра. Тем самым допускается возможность установки форсунок системы Common Rail на дизели с непосредственным впрыском топлива без кардинальной модернизации головок.

Назначение

Требуемые момент начала впрыскивания и величина подачи топлива обеспечиваются форсунками с электромагнитным клапаном. Момент начала впрыскивания в координатах «угол-время» устанавливается системой электронного регулирования работы дизеля. Необходимы также два датчика: один измеряет частоту вращения коленчатого вала, другой предназначен для распознавания цилиндров и определения фаз на распределительном валу.

 

Конструкция

Форсунка состоит из следующих функциональных блоков:

• бесштифтовой распылитель;

• гидравлическая сервосистема;

• электромагнитный клапан.

Топливо подается по магистрали 9 высокого давления (рис. 1а) через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие 10 подачи топлива — в камеру 5 управляющего клапана. Через дроссельное отверстие 8 отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с магистралью 1 обратного слива топлива.

При закрытом дроссельном отверстии 8 (рис. la) гидравлическая сила, дей­ствующая сверху на поршень 11 управляющего клапана, превышает силу давления топлива снизу на конус 6 иглы распылителя. Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает отверстия 7 распылителя. В результате топливо не попадает в камеру сгорания.

При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх (на рис. 1), открывая дроссельное отверстие 8 (рис. lb). Соот­ветственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на поршень управляющего клапана. Под действием давления топлива на конус 6 игла распылителя отходит от седла, так что топливо через отверстия 7 распылителя попадает в камеру сгорания цилиндра. Такое непрямое управление иглой применяют по той причине, что непосредственного усилия электромагнитного клапана недостаточно для быстрого подъема иглы распылителя. Управляющая подача — это дополнительное количество топлива, предназначенного дли подъема иглы, которое после использования отводится в магистраль обратного слива топлива.

Кроме управляющей подачи существуют утечки топлива через иглу распылителя и направляющую поршня управляющего клапана. Все это топливо отводится в магистраль обратного слива, к которой присоединены все прочие агрегаты системы впрыска, и возвращается в топливный бак.

Принцип действия

Цикл работы форсунки можно разделить на четыре рабочих такта:

• форсунка закрыта (с подачей высокого давления);

• форсунка открывается (начало впрыскивания);

• форсунка полностью открыта;

• форсунка закрывается (конец впрыскивания).

Эти рабочие состояния определяются распределением сил в конструктивных элементах форсунки. При неработающем двигателе и отсутствии давления в аккумуляторе пружина прижимает иглу распылителя к седлу, закрывая форсунку.

Форсунка закрыта (состояние покоя)

В состоянии покоя напряжение на электромагнитный клапан не подается (рис. 2а).

Когда шарик 4 клапана прижимается пружиной к седлу (рис. 1а), дроссельное отверстие 8 закрыто. В камере управляющего клапана создается высокое давление. То же давление создается в камере распылителя. Сила давления на торцевую поверхность поршня управляющего клапана и сила пружины распылителя держат иглу распылителя в закрытом состоянии, сопротивляясь усилию, которое развивает топливо, давящее на конус 6 иглы распылителя.

Форсунка открывается (начало впрыскивания) Форсунка находится в состоянии покоя. В момент подачи на катушку электромагнита так называемого тока страгивания, электромагнитный клапан быстро срабатывает (рис. lb, и 2b). Малое время открывания форсунки может достигаться изменением соответствующих параметров в блоке управления форсунками. Усилие электромагнита преодолевает силу пружины, якорь сдвигается, и шарик клапана открывает дроссельное отверстие. Затем величина тока страгивания снижается до величины тока удержания, которая гораздо меньше. Через дроссельное отверстие топливо из камеры управляющего клапана перетекает в магистраль обратного слива.

Дроссельное отверстие 7 подачи топлива (рис.2а) предотвращает полное выравнивание давления, благодаря чему давление в камере управляющего клапана снижается до меньшей величины, чем давление в камере распылителя. Пониженное давление в камере управляющего клапана и действие пружины, которая давит на поршень управляющего клапана, преодолеваются давлением в камере распылителя на конус иглы распылителя, за счет чего сдвигается поршень управляющего клапана вместе с иглой распы­лителя. Начинается впрыскивание топлива.

Скорость открытия распылителя определяется различием интенсивности потока топлива в дроссельных отверстиях 6 и 7. Поршень управляющего клапана достигает верхнего положения и опирается там на топливную подушку, возникающую из-за потока топлива между отверстиями 6 и 7. Теперь распылитель форсунки полностью открыт, и топливо впрыскивается в камеру сгорания под давлением, которое приблизительно соответствует давлению в аккумуляторе. В этот момент распределение сил в форсунке подобно распределению сил во время фазы открывания.

Количество впрыснутого топлива пропорционально времени включения электромагнитного клапана и не зависит ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от режима работы ТНВД (впрыскивание, управляемое по времени).

Форсунка закрывается (конец впрыскивания). Когда электромагнитный клапан обесточивается, якорь силой пружины запирания клапана прижимается вниз и шарик клапана запирает дроссельное отверстие 8 (рис.1с). При этом диск якоря сжимает возвратную пружину, которая демпфирует действие пружины запирания клапана с тем, чтобы избежать смятия седла при резкой посадке шарика клапана.

После перекрытия дроссельного отверстия отвода топлива давление в камере управляющего клапана вновь достигает той же величины, что и в аккумуляторе. Это повышенное давление смещает вниз поршень управляющего клапана вместе с иглой распылителя. Когда игла плотно примыкает к седлу распылителя и запирает егоотверстия, впрыскивание прекращается. Скорость открытия отверстий распылителя определяется интенсивностью потока, идущего через дроссельное отверстие подачи топлива.