Главная | Топливные системы | Знакомство с топливной системой дизельного двигателя XPI

Знакомство с топливной системой дизельного двигателя XPI (Common Rail разработка Scania - Cummins)

Жесткие требования к нормам токсичности стали основным двигателем в разработке новых топливных систем для дизельных двигателей. Стандарт Euro6 требует, чтобы уровень оксидов азота (NOx) был ниже 0.02 г/кВт*ч. Соблюдение этого стандарта уже стало обязательным с 31 декабря 2012г.

В стратегии Скании для соблюдения стандарта Euro6 использует сочетание топливной системы XPI (Extra High Pressure Ingjection) с системой рециркуляции отработавших газов EGR (Exhaust Gas Recirculation) и системой выборочного каталитического востановления SCR (Selective Catalytic Reduction).

Устройство топливной системы XPI

В состав топливной системы XPI (система впрыска топлива под сверхвысоким давлением) входит:

1. Электронный блок управления (в среде водителей "мозги") собирает информацию от органов управления находящихся под контролем водителя, сигналы всех датчиков и управляет форсунками и давлением в системе;

2. Ручной подкачивающий насос служит для заполнения топливом системы после ее обслуживания;

Два топливных фильтра

3. Всасывающий фильтр, первый кто принимает топливо из бака, выполняя первичную его очистку;

4. Напорный фильтр, выполняющий вторичную очистку топлива перед подачей в насос высокого давления;

5. Насос низкого давления, подает топливо в систему создавая давление 9 - 12 бар;

6. Впускной дозирующий клапан, регулирует количество топлива подаваемого в насос высокого давления

7. Насос высокого давления, повышает давление в топливной системе до 2400 бар;

8. Гидроаккумулятор, наполняется насосом высокого давления топливом, которое под высоким давлением подается к форсункам;

9. Механический предохранительный клапан. Защищает систему от превышения давления. Открывается автоматически когда давление достигает предельного значения 3000 бар ;

10. Датчик давления, сообщает блоку управления значение давления топлива в гидроаккумуляторе;

11. Электронная форсунка, впрыскивает топливо в цилиндр, когда подается управляющий сигнал от электронного блока;

12. Возвратный коллектор, который служит для возврата дизельного топлива обратно в бак. Находится под впускным коллектором;

Схематическое расположение элементов топливной системы XPI (Common Rail)

Теперь когда мы ознакомились с элементами и устройством топливной системы дизельного двигателя XPI (Common Rail) самое время рассмотреть принцип ее работы.

Принцип работы топливной системы XPI (Common Rail)

Топливо поступает на всасывающий фильтр (3) где из него удаляются загрязнения в 1 микрон. Калибр фильтра 10 микрон.

Продвигаясь к насосу низкого давления (5) дизельное топливо проходит через охладитель электронного блока (1), таким образом, охлаждая его. Далее топливо поступает в насос низкого давления (5).

Насос низкого давления (5) повышает давление топлива до 9-12 бар и направляет его к насосу высокого давления (7). Однако перед попаданием в насос высокого давления дизельное топливо доочищается в напорном фильтре (4) имеющем калибр 3 микрона.

Наконец топливо достигло насоса высокого давления (7). В насосе высокого давления давление топлива возрастает и может достигать 500 - 2500 бар. Рабочее давление регулируется с помощью количества топлива, которое впускной дозирующий клапан (6) пропускает к насосу высокого давления (7). Управляет дозирующим клапаном (6) электронный блок (1), постоянно измеряя давление топлива в гидроаккумуляторе (8) с помощью датчика (10).

И так вернемся к насосу высокого давления. Топливо с насоса высокого давления (7) поступает в гидроаккумулятор (8) и к форсункам (11). Благодаря этому все форсунки находятся под постоянным высоким давлением. Запаса топлива в гидроаккумуляторе всегда хватает, не зависимо от оборотов двигателя. Давление в гидроаккумуляторе, как было сказано ранее, постоянно измеряется датчиком давления (10) и корректируется электронным блоком (1) по средствам впускного дозирующего клапана (6). Если давление топлива превысит предельное значение 3000 бар откроется механический предохранительный клапан (9) и возвратит топливо обратно в бак через возвратный коллектор (12).

Управляемые электронным импульсом форсунки (11) подают порцию топлива в цилиндры двигателя. Количество впрыскиваемого топлива зависит от времени открытия и может с высокой точностью быть рассчитано блоком (1), так как у форсунки отсутствует механическая связь с распределительным валом двигателя, а давление топлива всегда прогнозируемо и измеряется датчиком (10). Это одна из отличительных особенностей системы XPI (Common Rail) перед существующими ранее дизельными топливными системами.

Еще одна особенность дизельной системы XPI (Common Rail) это многократный впрыск. Небольшое количество топлива, впрыскивается форсункой в цилиндр двигателя, непосредственно перед основным впрыском. Благодаря этому снижается шум работы двигателя. Затем происходит основной впрыск топлива в цилиндры двигателя. И завершает цикл небольшой последующий впрыск, который способствует снижению количества сажи и оксидов азота NOx.

Излишки топлива, как и в традиционных топливных системах, возвращаются обратно в бак, через возвратный коллектор (12). Если Вы внимательно знакомились с работой топливной системы, то у Вас наверное возник вопрос как через возвратный коллектор (12) может возвращаться излишки топлива с форсунок (11) с мизерным давлением и топливо с предохранительного клапана (9), которое в 1000 разы выше?
Просто эти два канала разделены внутри возвратного коллектора (12) однако имеют общий выход.

Подводя итог хотелось выделить преимущества топливной системы XPI (Common Rail):

1. Момент впрыска и длительность впрыска не зависят от положения распределительного вала;
2. Давление впрыска можно регулировать независимо от частоты вращения двигателя и количества впрыскиваемого топлива;
3. Клапанный механизм стал проще в виду отсутствия толкателей для форсунок;
4. Возможность многократного впрыска.

Однако рассмотренная топливная система очень требовательна к качеству топлива. Низкого качества топливо способно повредить детали форсунки и топливного насоса. К примеру, задающий клапан форсунки имеет ход 47 микрон (0.047мм). Грязь, попавшая в него, может привести к износу или заклиниванию. Такая же ситуация и с насосом высокого давления. Зазор между плунжером и цилиндром составляет 5 микрон (0.005мм).

Многие узлы топливной системы длительное время после остановки двигателя находятся под давлением примерно 2000 бар, что очень опасно. Поэтому при ремонте подобных систем важно соблюдение техники безопасности и понимание принципа ее работы.