Все повышающиеся требования к ДВС привели к разработке множества различных систем подачи топлива в дизелях, соответствующих специальным нормам.
Эти требования диктуют современным дизелям не только необходимость обеспечения малошумной работы, низкой токсичности ОГ и высокой топливной экономичности, но и большой мощности и высокого крутящего момента. Самые высокие давления впрыска топлива в настоящее время достигнуты в топливных системах с насос-форсунками и с индивидуальными ТНВД. Тот факт, что эти топливные системы позволяют обеспечить точное соответствие параметров впрыска топлива эксплуатационным условиям двигателя, означает их востребованность. Эти современные топливные системы требуют, чтобы множество различных их компонентов могли тесно координировать друг с другом.
Области применения
Топливные системы с насос-форсунками и индивидуальными топливными насосами включают в себя одноплунжерные ТНВД с электронным управлением и используются в дизелях с непосредственным впрыском топлива. По сравнению с обычными топливными системами (с отсечными отверстиями) новые системы обеспечивают значительно большую гибкость в адаптации к конкретным двигателям. Преимуществами указанных топливных систем являются: широкая область применения — в дизелях легковых и коммерческих автомобилей с цилиндровой мощностью до 30 кВт/цилиндр и в дизелях тяжелых грузовиков с цилиндровой мощностью до 80 кВт/цилиндр. Одноплунжерные ТНВД используются также в тепловозных и судовых двигателях с цилиндровой мощностью до 500 кВт/цилиндр
— высокие, до 2050 бар, давления впрыска;
— регулирование угла опережения впрыска;
— возможность применения предварительного впрыска топлива.
Устройство и конструкция
Топливные системы с насос-форсунками и индивидуальными топливными насосами включают в себя следующие элементы:
— ступень подачи топлива низкого давления;
— ступень подачи топлива высокого давления;
— система электронного управления дизеля, включающая в себя следующие системные
блоки: датчики, электронный блок управления (ЭБУ), исполнительные устройства;
— периферийное оборудование (турбокомпрессор и система рециркуляции ОГ).
На рис. 1 представлена блок-схема, на которой показано взаимодействие между различными элементами (ступенями) рассматриваемых топливных систем. На рис. 2 и 3 представлены схемы дизелей легковых и коммерческих автомобилей с рассматриваемыми топливными системами и полным оснащением оборудования. Некоторые индивидуальные компоненты, в зависимости от
типа автомобиля и характера работы, опущены.
Устройство и конструкция топливных систем с насос-форсунками и индивидуальными ТНВД для легковых и коммерческих автомобилей подобны и отличаются только конструкцией ступеней высокого давления. Ступени низкого давления подачи топлива и электронные системы.
Принцип работы
В топливных системах с насос-форсунками и индивидуальными топливными насосами используется принцип дозирования топлива с помощью встроенных электромагнитных клапанов управления подачей. Момент подачи пускового сигнала на электромагнитный клапан, то есть момент его закрытия, означает начало подачи топлива. Продолжительность периода времени подачи пускового сигнала определяет величину цикловой подачи. Момент и продолжительность пускового сигнала определяются ЭБУ в соответствии с программируемыми матрицами характеристик, учитывающие режим работы двигателя и условия окружающей среды. Среди прочих параметров, регистрируются следующие данные:
— частота вращения коленчатого вала;
— частота вращения распределительного вала;
— положение педали акселератора;
— давление воздуха на впуске;
— температура воздуха на впуске, охлаждающей жидкости и топлива;
— скорость движения автомобиля и др.
Эти данные регистрируются датчиками и обрабатываются в ЭБУ. Используя получен ную информацию, ЭБУ применяет управление без обратной или с обратной связью автомобилем и, в частности, двигателем, как это необходимо для достижения оптимальных характеристик работы транспортного средства.
Основные функции
Основные функции топливных систем заключаются в управлении процессом впрыска топлива для обеспечения требуемой цикловой подачи в требуемый момент времени и при максимальном давлении впрыска. Выполнение этих условий обеспечивает высокую топливную экономичность дизеля, бесшумную работу и низкую токсичность вредных выбросов с ОГ.
Дополнительные функции
В систему управления может быть включен широкий ряд дополнительных управляющих функций, как без обратной связи, так и с обратной связью. Они служат для снижения эмиссии вредных веществ с ОГ и расхода топлива, а также для повышения безопасности, комфорта и удобства управления. Примерами таких дополнительных функций являются:
— рециркуляция ОГ;
— регулирование давления наддува;
— отключение цилиндров;
— круиз-контроль;
— электронный иммобилайзер и др.
Как правило, в дизелях коммерческих автомобилей, работающих на режиме полной нагрузки, нет перепада давлений между сечением выпускного коллектора перед турбиной и впускным коллектором за компрессором. Это означает, что управляемая циркуляция ОГ делает необходимым применение дополнительного оборудования, такого, как турбокомпрессор с переменной геометрией турбины или труба Вентури. Хотя множество различных систем находятся в настоящее время в состоянии разработки, ни одна из них еще не достигла состояния готовности для использования.
Обмен данными с другими электронными системами автомобиля, например, ABS или управление трансмиссией, осуществляется сетевым контроллером с системой шин передачи данных (CAN — Controller Area Network).
Во время сервисных работ сохраняемые системные данные и коды неисправностей могут быть извлечены из памяти и оценены через диагностический интерфейс.