Впрыск

Впрыск

В дизельных двигателях с впрыском чистый воздух всасывается в цилиндры и там подвергается сильному сжатию. В результате этого он нагревается до температуры от 600°С до 900°С, значительно превышающей температуру воспламенения дизельного топлива. Когда поршень находится перед самой верхней мертвой точкой, в цилиндр впрыскивается топливо. Дизельное топливо воспламеняется само, свечи зажигания не нужны. При очень холодном двигателе может быть так, что температура зажигания не достигается. Поэтому осуществляется «предварительное накаливание». Для этого в каждой камере сгорания имеется свеча накаливания. Продолжительность предварительного накаливания зависит от окружающей температуры и регулируется блоком управления двигателем.

Метод непосредственного впрыска

Впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания: форсунка обслуживает полость сгорания в поршне.

Существует три метода впрыска дизельного топлива: предкамерный впрыск, вихрекамерный впрыск и непосредственный впрыск. При камерном впрыске дизельное топливо впрыскивается в камеры, отделенные от главной камеры сгорания цилиндра. До недавнего времени с точки зрения комфорта двигатель с вихревой камерой считался наиболее подходящим для легкового автомобиля. Но двигатели с непосредственным впрыском обладают более высокой эффективностью и работают на 20% экономичнее. В них топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а именно в выемку для сгорания в поршне. В качестве наиболее предпочтительной формы камеры сгорания чаще всего используется цилиндрическая форма выемки в поршне. Она представляет собой хороший компромисс между экономичным изготовлением и целесообразным направлением воздуха.

На базе насоса впрыска высокого давления (Bosch) и технологии насос-форсунка такие изготовители, как Volkswagen AG, сделали «светским» непосредственный впрыск в дизелях с турбонаддувом с рециркуляцией отработавших газов. Для этого существует три пути, все они использованы в зависимости от типа двигателя: топливо подается либо насосом через общий накопитель топлива под давлением (Common Rail) к клапанам впрыска; либо насос впрыска распределителя обслуживает каждый клапан впрыска отдельно (в Polo двигатель с буквенным обозначением ASY); либо насос впрыска и форсунка образуют модуль и располагаются в виде форсунки с насосом на каждом цилиндре по отдельности (в Polo TDI-PD с буквенными обозначениями AMF, BAY, ATD и AXR).

Электронное управление

Вся система впрыска регулируется электронным блоком управления с системой записи неисправностей: EDC, Electronic Diesel Control (электронный блок управления дизельным двигателем). Большое количество датчиков посылает в блок управления различную информацию.

От этих данных зависит, как блок управления регулирует количество впрыскиваемого топлива и момент зажигания. Если в одном из датчиков или в других узлах появляется сбой в работе, то он сразу фиксируется в запоминающем устройстве неисправностей. После считывания дефекта в мастерской можно точно сказать, что послужило причиной сбоя в работе.

 ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Так функционирует EDC

Для того чтобы двигатель при любом режиме работал в условиях оптимального сгорания рабочей смеси, каждый раз в блоке управления рассчитывается соответствующее количество впрыскиваемого топлива. При запуске двигателя оно зависит от температуры и числа оборотов. Для надежного запуска в мороз двигатель нуждается в значительно большем количестве топлива, чем в теплом состоянии. При низких температурах часть топлива оседает на стенках цилиндра и не сжигается. Водитель не может повлиять на количество стартового топлива.

При стандартном режиме эксплуатации блок управления регулирует количество впрыскиваемого топлива в соответствии с числом оборотов и положением педали газа. Для этого запрограммированы универсальные характеристики. Блок управления независимо от водителя регулирует ограниченное количество, т.к. не всегда можно впрыснуть физически возможное или желаемое водителем количество топлива. В ином случае может стать слишком высокой эмиссия вредных веществ, или двигатель может начать коптить и подвергаться механической перегрузке. Блок управления может также не допускать термической перегрузки турбокомпрессора, охлаждающей жидкости или масла.

Блок управления регулирует холостой ход путем сравнения запрограммированной номинальной величины с действительной величиной.

Количество топлива регулируется так, что обе величины совпадают. Это функционирует и тогда, когда включена климатическая установка или передача.

Для того чтобы холостой ход оставался неизменным на протяжении всего срока службы двигателя, регулятор вращения двигателя определяет изменения в числе оборотов после каждого сгорания рабочей смеси и сравнивает их между собой. Тогда количество впрыскиваемого топлива для каждого цилиндра регулируется так, чтобы у всех цилиндров была одинаковая доля в создании крутящего момента.

Насос впрыск

Насос впрыска состоит из частей низкого давления и высокого давления. Система низкого давления подает топливо от топливного бака в часть высокого давления насоса, которая должна обеспечивать впрыску давление свыше 1000 бар.

Топливный фильтр не интегрирован в насос. Он задерживает загрязнения и воду. Тем самым фильтр предотвращает преждевременный износ чувствительных узлов. Очень важно обезвоживать (каждые 12 месяцев) или заменять (каждые 30 000 км пробега) этот фильтр в соответствии с инструкцией по техническому обслуживанию.

В насосе впрыска находится нагнетательный насос, который всасывает топливо из топливного бака. Постоянное давление обеспечивается клапаном регулировки давления. Он открывается, если давление становится слишком высоким, и закрывается, если оно слишком сильно понижается. Дроссельный клапан потока перегрузки при достижении предварительно установленного давления открытия заставляет течь обратно к топливному баку определенное количество топлива и облегчает автоматическую вентиляцию насоса.

При открытом магнитном клапане высокого давления топливо попадает в часть высокого давления насоса впрыска. Он регулируется блоком управления насосом, а сам регулирует подачу топлива к насосу высокого давления радиальных поршней, который, в свою очередь, отжимает дизельное топливо к каждой форсунке. Клапан также определяет количество впрыскиваемого топлива и момент зажигания. Для того чтобы ни один цилиндр не был обойден, распределительный вал распределяет топливо так, что при одном обороте каждая форсунка один раз снабжается топливом через соединительный узел напорной трубы. При закрытии форсунок возникли бы обратные волны давления, если бы этому не препятствовали дроссельные клапаны обратного потока топлива.

Важным элементом насоса впрыска является механизм опережения подачи топлива на нижней стороне насоса. Гидравлическим путем он проворачивает кулачковое кольцо насоса высокого давления. Поршень поднимается раньше или позже, и соответственно раньше или позже осуществляется впрыск.

Важнейшим регулировочным параметром для механизма опережения подачи топлива является число оборотов двигателя. Чем выше число оборотов, тем раньше должен происходить впрыск. Другими параметрами являются нагрузка и температура двигателя. Блок управления соответственно регулирует работу магнитного клапана механизма опережения подачи топлива.

Модуль насос-форсунка (PDE)

В PDE интегрированы насос впрыска, клапан управления и форсунка впрыска. На каждом цилиндре размещается один модуль насос-форсунка (насос-форсунка = PD). Топливо подается к ним механическим топливным насосом.

PDE может создавать давление от 400 до 2050 бар. При таком высоком давлении топливо очень тонко распыляется, за счет этого сгорание может происходить еще более эффективно. Топливный насос прифланцован к головке блока цилиндров и имеет прямой привод от распредвала.

Насосы впрыска в PDE приводятся в действие непосредственно толкателем или косвенно дополнительными кулачками на распредвале посредством роликового коромысла клапана. Количество топлива регулируется блоком управления двигателем посредством магнитных клапанов. Точно дозированное количество топлива при каждом режиме работы двигателя позволяет получить при хорошей мощности низкий расход топлива. До того, как топливо попадет в PDE, оно проходит через топливный фильтр, который здесь решает те же задачи, что и в насосе.

 ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Усовершенствованный модуль PDE в Polo 2002 г.

Для двигателей TDI в Polo 2002 года выпуска были усовершенствованы модули насос-форсунка для того, чтобы максимально удлинить интервал между техническим обслуживанием и добиться пониженной эмиссии отработавших газов:

  • Увеличивается ход отклоняющего поршня. Вследствие этого предварительное натяжение пружины форсунки становится выше. Повышается давление впрыска в диапазоне частичной нагрузки, удлиняется пауза между предварительным и главным впрыском. За счет дроссельного эффекта подающего отверстия между пространством пружины форсунки и топливным каналом достигается более высокий подъем давления в пространстве пружины форсунки. В результате этого усиливается еще больше предварительное натяжение пружины форсунки и давление впрыска еще повышается.
  • У установочного винта конец стал сферическим, зажимной болт получил подпятник для того, чтобы уменьшить трение привода PDE. За счет больших радиусов уменьшается контактное напряжение. В подпятнике может собираться моторное масло и обеспечивать хорошую смазку между установочным винтом и зажимным болтом.
  • Магнитный клапан меньше и компактнее, чем в предыдущей версии PDE. Направляющая анкера магнитного клапана устойчивее за счет увеличенной прилегающей поверхности и благодаря этому менее чувствительна к отложениям в седле магнитного клапана.