К&М
Меню сайта
Форма входа
Категории раздела
Мои статьи [1]
Двигатели внутреннего сгорания [9]
Электроуправляемые приводы [1]
Элекроуправляемый привод СНВТ для ДВС [5]
Цикл статей
Поиск
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 82
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • Сайты Поволжья
    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0





    Rambler's Top100




    Понедельник, 18.12.2017, 10:00
    Приветствую Вас Гость | RSS
    Главная | Регистрация | Вход
    Каталог статей
    Главная » Статьи » Элекроуправляемый привод СНВТ для ДВС

    ЧАСТЬ 3. Аккумуляторные топливные системы с электроуправлением типа common rail

    Состав аккумуляторной топливной системы

    За основу для рассмотрения аккумуляторной топливной системы с электронным управлением типа CR взята поставленная на серийное произ­водство ТПА фирмы Robert Bosch GmbH для легкового автомобиля с дизе­лем 2...2,5 л, фирмы Elasis для дизелей фирмы Fiat, ТПА фирмы Siemens, фирмы L'Orange GmbH для дизелей фирмы MTU.



    Рис. 23.  Гидравлическая схема топливной системы CR
    дизеля ЗМЗ-514 с ТНВД Siemens

    1 - Бак топливный
    2 - Фильтр грубой очистки
    3 - Насос подкачивающий
    4 - Фильтр тонкой очистки
    5 - Насос высокого давления
    6 - Датчик давления
    7 - Исполнительный механизм регулятора давления
    8 - Аккумулятор топливный
    9 - Аварийный ограничитель подачи
    10-Предохранительный клапан
    11 - Дизель
    12 – Нагнетательный трубопровод
    13- Электрогидравлическая форсунка


    На Рис. 23 представлена возможная компоновка ТПА типа CR на со­временном российском дизеле с открытой КС - ЗМЗ-514 (44118,7/9,4). На  Рис. 24 и Рис. 25 представлены подробная и сокращенная схемы топливной системы CR. фирмы Bosch для дизеля легкового автомобиля. Кон­струкция и взаимодействие отдельных элементов топливной системы рас­сматривается ниже.


    Рис. 24.  Система CR в составе быстроходного автомобильного дизеля:

    1-ТНВД
    2- впускной электроклапан
    3- электроклапан перепуска на слив
    4- фильтр тонкой очистки
    5- бак, фильтр, электрический ТПН
    6- блок управления
    7- реле свечи
    8- электроаккумулятор
    9- гидроаккумулятор CR
    10-датчик давления
    11-аварийный ограничитель подачи
    12-предохранительный клапан
    13-датчик температуры топлива
    14-электрогидравлическая форсунка
    15-свеча накаливания
    16-датчик температуры жидкости
    17-датчик частоты и положения к.в.
    18-датчик такта дизеля
    19-датчик температуры воздуха
    20-датчик давления воздуха
    21 -расходомер воздуха
    22-турбокомпрессор
    23-электромеханический преобразо­ватель регулятора рециркуляции отработавших газов
    24-электромеханический преобразо­ватель регулятора наддува
    25-компрессор
    26-панель приборов
    27-педаль акселератора
    28-датчики трансмиссии...
    29-...агрегатов, тормозной системы
    30-датчик и указатель скорости 31 -задатчик скорости
    32-компрессор кондиционера
    33-задатчик работы кондиционера
    34-лампа самодиагностики и разъем для электронного мотор-тестера


    Рис. 25.  Схема системы CR автомобильного дизеля (позицииРис. 24)

    Топливоподкачивлющий насос и фильтры

    Рис. 26.  Роторный и шестеренчатый ТПН фирмы R.Bosch
    К ТПН предъявляются требования, аналогичные для традиционной ТПА. Фирма R.Bosch предлагает использование шестеренчатых и роторных (роликовых) насосов (Рис. 26) с автономным электроприводом, в том числе погруженных в топливный бак. Также возможно использование тради­ционной для дизелей поршневых ТПН. ТС Siemens отличается расположени­ем фильтра тонкой очистки перед ТПН. Давление подачи диктуется напол­нением плунжерного пространства, обеспечением смазки и должно иметь порядок 0,5…0,8 МПа.

    На Рис. 26 редукционный клапан встроен в ТПН. Дру­гой клапан, устанавливаемый на выходе или входе из ТПН предотвращает его опорожнение и быструю подготовку к пуску. Шестеренчатый ТПН с внешним зацеплением фирма предлагает приводить в действие механически.

    Традиционный ТПН может удовлетворить требованиям CR Расчет не­обходимой производительности удобно вести с учетом максимального рас­ходования топлива ТНВД. Обычно принимают не менее 2-х кратный запас их производительности от максимального через ТНВД.

    Фильтры грубой и тонкой очистки имеют показатели тонкости и пол­ноты отделения воды и механических примесей, типичные для дизельной ТПА.

    ТНВД для аккумуляторной топливной системы

    ТНВД системы CR фирмы Robert Bosh Gmbh для легкового автомо­биля с дизелем 2...2,5 л представлен Рис. 27.

    Насос скомпонован по звездообразной схеме (в гидравлике такие насо­сы называются радиально-плунжерными). Обоснование компоновки фирма иллюстрирует оценкой свойств конструктивных схем, данных применитель­но к ТПА для непосредственного впрыска бензина (Табл. 3). Для нее еще ос­тается возможной схема аксиального насоса.

    Табл. 3.  Оценка конструктивных схем ТНВД по оценке фирмы Bosch **

     

    Аксиальная

    Звездообразная

    Рядная

    Критерии оценки

     

     

     

    Габариты

    Средняя

    Хорошая

    Плохая

    Стоимость

    Хорошая

    Хорошая

    Средняя

    кпд

    Средняя

    Хорошая

    Средняя

    Долговечность

    Средняя

    Хорошая

    Средняя

    **Можно не соглашаться с оценками в Табл. 3. Так рядный ТНВД со специальным кулачком может обеспечить большую долговечность, чем звездо­образный, а аксиальный имеет меньшую. Можно считать этот анализ ориен­тировочным. Трудно возражать против таких достоинств звездообразного ТНВД, как уменьшенные габариты и стоимость. Из звезд с 1...5 лучами по комплексу функциональных и стоимостных пока­зателей фирма считает оптимальным 3-х или 4-х лучевую звезду.


    Рис. 27.  Радиально-плунжерный ТНВД Common Rail фирмы R.Bosch:
    1 - эксцентриковый вал;
    2 - прецессирующая втулка;
    3 - плунжер;
    4 - впускной клапан;
    5 - электромагнит впускного клапана;
    6 - выпускной клапан;
    7 - электромагнит регулятора давления;
    8 - седло клапана регулятора;
    9 - противодренажный клапан.

    Звездообразный (радиально-плунжерный) ТНВД обеспечивает равно­мерность загрузки приводного вала. Так, для дизеля 2…2,5 л неравномерность крутящего момента в 9 раз ниже чем у распределительного ТНВД типа VE. Таким образом, требования к приводу ТНВД снижаются до уровня требований к приводам прочих вспомогательных агрегатов ДВС, что весьма важно при давлениях впрыска 120... 180 МПа. Например, в новом дизеле Mercedes-Benz OM611 ТНВД наряду с вакуум-насосом и ТПН приводится промежуточным зубчатым колесом от двухрядной цепи привода выпускного распределитель­ного вала.

    Частота вращения вала ТНВД п=3000 мин-1. Каждая плунжерная пара имеет впускной и выпускной клапаны. Кроме того, имеется общий кла­пан давления с ДР<лкр=0,05...0,15 МПа на входе в ТНВД со стороны подкачки. Он предотвращает опорожнение полостей ТНВД и задержку пуска дизеля. В бензиновом ТНВД впускной клапан для уменьшения мертвого надплунжерного объема размещают в теле плунжера. Смазка и охлаждение ТНВД осуществляется топливом, для чего предусматривается его циркуля­ция по линии низкого давления.

    Регулирование ТНВД с учетом его механического привода осуществляется в ограниченном объеме. Даже в системах впрыска бензина во впускной трубопровод (Р>0,2 МПа) для снижения затрат мощности ныне отказываются от стравливания топлива для обеспечения заданного давления в аккумуляторе. В данной системе производительность ТНВД обеспечивает­ся подбором передаточного отношения в приводе, числом насосных секций (3 или 4), а при работе ДВС, регулируется выключением одной секции с по­мощью электромагнитного привода, блокирующего впускной клапан, а также старым неэкономичным способом - стравливающим электромагнитным клапаном.

    По данным фирмы, при Рт =135 МПа при п^ЗОСЮ мин"1 КПД ТНВД 90%, мощность на привод 3,8 кВт. Для сравнения те же параметры подачи обеспечиваются распределительным ТНВД ВозсЬ типа УЕ при мощности 2,5 кВт. Очевидно, противоречие между высоким КПД и затратами мощности объясняется большими потерями топлива на управление в форсунках.

    Электрогидравлические форсунки Common Rail,


    Рис. 28.  Электрогидравлическая форсунка и схема топливной системы: 1-управляющий шариковый клапан; 2-якорь, 3-проставка, 4-пружина; 5-ее регулировка, 6-элекгромагнит, 7- дроссель

    Под электрогидравлической форсункой для СК будем понимать нормальную закрытую форсунку с быстродействующим клапаном, управ­ляющим давлением в надыгольной полости (или камере управления) и по­стоянно сообщенную подыгольной полостью с аккумулятором (рис 75-81). Клапан малогабаритный, а значит быстродействующий, т.к. через него уже может не проходить основной поток впрыскиваемого топлива С другой сто­роны, движение иглы обеспечивается гидроусилением воздействия от клапа­на Это на два порядка снижает необходимую для управления электроклапа­ном мощность. Клапан располагается в полости слива, это облегчает его компоновку, сохраняет возможность охлаждения, снижает требования к его гидроплотности, позволяет его унифицировать для различных дизелей Рис. 28. Именно такие конструкции с 1967 г. разрабатывались в Коломенском филиале ВЗПИ (КФ ВЗПИ) и были реализованы в 1996-1998 г в серийной продукции немецких фирм.





    Форсунка фирмы R.Bosch. Торцевой электромагнит 11 (Рис. 29,а) с дисковым якорем 10, преодолевая пружину 12, открывает шариковый клапан 8 Давление сверху от мультипликатора 5 падает и игла 2 открывает проход к сопловым отверстиям После обесточивания электромагнита и посадки клапана давление справа от мультипликатора восстанавливается через жиклер 7.

    К особенностям выполнения форсунки можно отнести следующие. Пружина 4 иглы для функционирования форсунки не является обязательной и установлена лишь для предотвращения заброса газа при отсутствии давле­ния в аккумуляторе. Имеется вариант с пружиной вокруг штока 9 для пре­дотвращения повторного открытия клапана от волн давления при его посад­ке. Мультипликатор запирания 5 увеличивает запирающее усилие, дейст­вующее на иглу. В отличие от запирания с использованием давления, прило­женного к полной площади иглы, эта конструкция позволяет обеспечивать больший диапазон запирающей силы при том же изменении давления. Как показывает расчетный анализ процесса подачи, его инерционность незначи­тельно ухудшает быстродействие системы. Однако, он образует с корпусом прецизионную пару и увеличивает габариты. Главное же его значение за­ключается в том, что увеличение отношения диаметра мультипликатора к диаметру иглы делает процесс более управляемым, четким (точным), сокращает его продолжительность. При отношении -1,0 подача нестабильна от цикла к циклу При отношении менее 1,0 система практически неработоспо­собна. Для быстроходного дизеля лучшее отношение - 1,25 ..1,5 (так, в CR Bosch диаметр иглы 4 мм, мультипликатора запирания - 6 мм) Для более ти­хоходных дизелей можно обойтись и без мультипликатора запирания.

    При впрыске мультипликатор 5 (Рис. 29) своим верхним горцем стре­мится закрыть осевое отверстие, ведущее к шариковому клапану 7. Полно­стью это сделать не удается, т.к. при этом через жиклер 12 восстанавливается высокое давление и мультипликатор отжимается от отверстия. Однако, от такого процесса установления устойчивого равновесия имеется реальная польза, ограничивается расход топлива на управление (из аккумулятора через жиклер 12, клапан 7 на слив).

    Форсунки устанавливаются в современных автомобильных быстроход­ных дизелях вертикально, точно в центре камеры сгорания В дизеле Mercedes ОМ611 распылитель имеет сопла 6 х 0,169 мм. Сопла просверлены на запорный конус для исключения подтекания и снижения выбросов СН. Конус для повышения герметичности и стабилизации параметров срабатыва­ния иглы выполнен с канавкой, схожей с конструкцией ЯЗДА (Рис. 29,в). Несоосностъ конусов при посадке приводит к увеличению и нестабильности за­пальных подач, к неравномерности подачи по соплам при малых подъемах иглы. Крестообразная направляющая 1 улучшает центровку иглы, а для сни­жения трения, уменьшения износа и биения иглы направляющие иглы 13 по­крыты аморфным углеродом.
    Рис. 29.  Электрогидравлическая форсунка R.Bosch.

    (а), ее распылитель (б) и запорный конус (в): 1-крестообразная направляющая; 2-игла; 3-распылитель; 4-пружина за­пирания иглы; 5-мультипликатор запирания; 6-втулка мультипликато­ра; 7-жиклер камеры гидрозапира­ния; 8-шариковый управляющий клапан; 9-шток; 10-якорь; 11-кашушка электромагнита; 12-пружина клапана; 13-углеродное по­крытие




    Ранее была построена форсунка КФ ВЗПИ (Рис. 30). Она отличается наличием жиклера 5 в канале питания кармана Он снижает давление впрыска, но ускоряет закрытие иглы в конце подачи, обеспечивая снижение давления под иглой и увеличивая его над ней. Кроме того, форсунка КФ ВЗГПИ отличается гидравлически разгруженным золотниковым клапаном 3. 
    В форсунку CR фирмы L'Orange для дизеля MTU (рис 78)] заложены технические решения, аналогичные форсунке Bosch. Наряду с элек­тромагнитным приводом 1 пилотного клапана 2 и мультипликатора запира­ния 5, она содержит еще дополнительный управляющий золотник 3 с проме­жуточным клапаном 4, уменьшающими расход на управление и увеличи­вающими быстродействие иглы.





    Рис. 30.

    Электрогидравлическая форсунка КФ В311И (а) и ее схема (б) 1-неподвижная направляющая кла­пана; 2-окна золотникового меха­низма; 3-управляющий клапан-золотник; 4-электромагнит; 5-допорлнительный дроссель подыгольной полости; 6-подыгольная по­лость; 7-игла; 8-дроссель управле­ния надыгольной полости (на рис.39,а не показан); 9-надыгольная полость (камера гидроуправления)

    Рис. 31.  Электрогидравлическая форсунка фирмы L'Orange для дизелей фирмы MTUРис. 32. Электрогидравлическая форсунка Societe BUDI (Франция)


    В форсунке, разработанной Societe BUDI (Франция) -Рис. 32 - применен гидравлически разгруженный двухзатворный клапан Электромаг­нит 1 поднимает якорь 2 с клапаном 4. При этом надыгольная полость 8 ра­ зобщается с каналами нагнетания 1 ] по сечению 6 между клапаном и непод­вижной направляющей 5 и сообщается через сечение 7 с каналом слива 3. Тогда игла 10 преодолевает усилие от штанги 9 и начинается впрыск Фор­сунка не имеет расхода топлива на управление, но се нельзя применить для быстроходного дизеля, сложно сопряжение по двум прецизионным поверх­ностям клапана

    На Рис. 33 представлена форсунка фирмы Siemens. Она отличается исполнительным пьезоприводом клапана Для увеличения хода клапана применен механический рычажной мультипликатор перемещения В начале своего хода через него передается максимальное усилие, противодействующее высокому давлению, снижения усилия (увеличения перемещения) почти нет: a/b~1 (позиция I на рис 80). В конце хода усилие уменьшается, а ход увеличивается в a/b>1 раз (позиция II на рис.80).
    Рис. 33.  Электрогидравлическая форсунка фирмы Siemens:
    1-пьезопривод; 2-рычажной мультипликатор перемещения; 3-шток; 4-клапан управления; 5-жиклер камеры управления, 6-мультипликатор гидрозапи­рания; I-рычажной мультипликатор перемещения в исходном по­ложении; II- то же во время впрыска


    Категория: Элекроуправляемый привод СНВТ для ДВС | Добавил: masterkraya (04.07.2009)
    Просмотров: 6306 | Рейтинг: 4.8/4 |
    Всего комментариев: 0
    Кирилюк © 2017