Главная | Топливные системы грузовых автомобилей

Топливные системы грузовых автомобилей.

Топливная система грузовых автомобилей претерпела от начала своего развития существенные изменения. Некогда популярный рядный топливный насос давно уже заменен электронными системами, а современная форсунка существенно отличается от своей предшественницы.
В этой статье мы не будем углубляться далеко в историю к временам основателя Рудольфа Дизеля, а вернемся всего лишь на три десятка назад. Из-за экономичности, высокого КПД и большой мощности дизельные двигателя получили всеобщее одобрение и широко используются на грузовых автомобилях, промышленных и судовых двигателях.
Знакомство с топливными системами грузовых автомобилей начнем с рядного топливного насоса.

Топливные системы с рядным насосом

Топливная система с рядным насосом состояла из подкачивающего насоса низкого давления, топливного насоса высокого давления, топливных трубок высокого давления и форсунок. Управление топливным насосом осуществлялось механически, педалью акселератора через трос или систему рычагов.

Принцип работы. Подкачивающий насос забирает топливо из топливного бака и подает его в полость насоса высокого давления. В зависимости от положения педали акселератора рейка топливного насоса занимает соответствующее положение и определенные дозы топлива через систему трубопроводов и форсунок впрыскиваются в цилиндры двигателя. Излишки топлива через обратный клапан возвращаются назад в бак. Для синхронизации насоса с двигателем существуют метки на топливном насосе и на маховике двигателя.

Дальнейшее совершенствование топливных систем грузовых автомобилей затронуло лишь управление подачей топлива. Управление уже не было механическим (с помощью тросика или системы рычагов). Управление подачей топлива взяла на себя электроника.

Обработав информацию, получаемую от датчиков и других электронных систем, блок посылает соответствующий сигнал на соленоид управления рейкой топливного насоса. Эти сигналы управляют топливоподачей в цилиндры двигателя.

Система управления позволила реализовать такие дополнительные функции, как стабилизация скорости автомобиля (круиз-контроль), установка оборотов двигателя вручную, ограничение скорости автомобиля, ограничение дымления, а также специальную программу холодного запуска двигателя.

Топливные системы с насос-форсунками

Следующим этапом развития топливных систем стали насос-форсунки. Подобную систему можно встретить с аббревиатурой PDE. Из привычной для нас топливной системы остался лишь подкачивающий насос, правда, давление топлива создаваемое ним, выросло примерно в два раза по сравнению с предыдущими системами. Топливо впрыскивается насос-форсункой непосредственно в цилиндр. Насос-форсунка приводится в действие распределительным валом. Движение от распределительного вала к насос-форсунке передается через роликовый толкатель, штангу толкателя и коромысло.

Насос-форсунки устанавливаются в каждом цилиндре двигателя, это позволяет электронному блоку управлять топливоподачей индивидуально для каждого цилиндра. Электронная система управления топливоподачей теперь получила возможность регулировать, как цикловую подачу каждой насос-форсунки, так и момент впрыскивания топлива в каждый цилиндр двигателя.

Принцип работы. Шестеренчатый подкачивающий насос забирает топливо из топливного бака и подает его в топливный коллектор. Топливный коллектор распределяет топливо к насос-форсункам. Давление в топливном коллекторе поддерживается перепускным клапаном в пределах 4,5-7,5 bar. Топливо свободно протекает через насос-форсунку и только в момент впрыска, по сигналу электронного блока, закрывается клапан и тогда топливо, заключенное в форсунке, сжимается плунжером и впрыскивается распылителем в цилиндр двигателя. Моментом закрытия и открытия клапана регулируется электронным блоком.

Топливная система с насос-форсунками открытого типа

Следующая топливная система, устанавливаемая на грузовых автомобилях, система с насос-форсунками открытого типа. Это означает, что распылитель форсунки открыт в процессе фазы заполнения. Эта топливная система может встречаться с аббревиатурой HPI (High Pressure Injection).

Особенность ее заключается в том, что в ней цилиндры распределены на две группы: первая группа 1-2-3 цилиндры, вторая группа 4-5-6 цилиндры. Насос-форсунки каждой группа цилиндров управляются своей парой клапанов. Один из них регулирует количество топлива, подаваемое в цилиндры двигателя, а второй момент впрыска топлива. Таким образом, топливная система состоит из 6-ти насос-форсунок открытого типа, 4-х электромагнитных клапанов управляющих насос форсунками, и топливоподкачивающего насоса.

Принцип работы. Шестеренчатый подкачивающий насос забирает топливо из топливного бака и подает его в топливный коллектор через клапан отсечки топлива. Давление в топливном коллекторе поддерживается перепускным клапаном в пределах 14-16 bar (в более ранних системах 17-20 bar). Подача топлива из топливного коллектора к насос-форсункам осуществляется топливными клапанами, расположенными непосредственно на топливном коллекторе.
К насос-форсунке подходят три топливных канала: по одному каналу поступает топливо для подачи в цилиндр, по второму – топливо для регулирования опережения впрыскивания, по третьему каналу топливо отводится в бак. В процессе заполнения насос-форсунки топливом распылитель остается открытым. В конструкции форсунки отсутствует подпружиненная запорная игла, запирающая с определенным усилием распылитель. После впрыскивания топлива насос-форсунка механически закрывается усилием от кулачка распределительного вала. Затем насос-форсунка удерживается распределительным валом в закрытом положении до следующей фазы заполнения топливом.

Неисправность, связанная с повышенным давлением в топливной рампе системы HPI автомобиля Scania. Описание неисправности можно прочесть здесь.

Топливная система Common Rail

Требованию экологических норм Евро5 способствовали разработке топливной системы Common Rail, которая существенно отличается от всех предыдущих. Особенность этой системы заключается в том, что насос-форсунка системы Common Rail не имеет механической связи с кулачками распределительного вала. Форсунка управляется электронно, блоком управления двигателем.
Она состоит из поршня, иглы впрыскивающего сопла, пружины и топливного клапана, имеющего электромагнитное управление. Насос-форсунка постоянно находится под давлением, которое создается в гидроаккумуляторе насосом высокого давления и может колебаться от 500 до 2400 бар.
Когда на электромагнитный клапан подается питание, и он открывается, топливо впрыскивается в цилиндр. Момент впрыска топлива и цикловая подача задаются блоком управления двигателем. Длительность впрыска и давление топлива в накопителе определяют объем топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

Принцип работы. Топливоподкачивающий насос забирает топливо из бака. Топливо поступает во всасывающий фильтр. Из всасывающего фильтра топливо поступает в охладитель блока управления, а затем из охладителя блока управления подается в подкачивающий насос. Подкачивающий насос поднимает давление топлива до 9-12 бар и подает топливо в напорный фильтр.
После напорного фильтра топливо подается к клапану дозирования топлива, установленному на топливном насосе высокого давления. Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого в топливный насос высокого давления, по сигналу блока управления двигателем.
Насос высокого давления нагнетает давление до максимального значения 3 000 бар. Топливо поступает в накопитель через трубопровод высокого давления. От накопителя топливо проходит к соединительным штуцерам форсунок. Когда на электромагнитный клапан в форсунке подается питание, форсунка открывается, и топливо впрыскивается в цилиндр.

Современные топливные системы грузовых автомобилей снижают токсичность отработавших газов, улучшают топливную экономичность и комфорт управления. Они очень требовательны к качеству топлива. Максимальное содержание серы в дизельном топливе должно быть 10 ppm.