Основните функции на системата са оптималното и правилно управление на процеса на впръскване на дизелово гориво в точното време и в необходимото количество, както и при необходимото налягане на впръскване, което се осигурява от използването на електронна система за управление. Такава организация на управлението на процеса на впръскване осигурява гладка и икономична работа на дизеловия двигател.
В тази горивна система Common Rail налягането на горивото може да достигне 160 MPa.
Тази система позволява да се постигне намаляване на съдържанието на частици сажди в отработените газове и азотни оксиди NO x.
Common rail горивната система Common Rail включва: етап с ниско налягане, етап с високо налягане и електронна система за управление на двигателя.
Основните елементи на тази система са електрохидравлични дюзи, инжекционни помпи на Bosch (СРЗ) (със сензор за температура на горивото и клапан за регулиране на налягането на горивото), акумулатор за гориво (със сензор за налягане на горивото и редуцир клапан), сензори и клапани на системата за управление на двигателя и електронен блок за управление на двигателя.
Етапът за ниско налягане се състои от резервоар за гориво, горивен филтър и тръбопровод за ниско налягане.
Етапът на високо налягане в горивната система Common Rail включва инжекционната помпа, горивния акумулатор, инжекторите, линиите за високо налягане и линиите за връщане на гориво.
Схема на горивната система Common Rail.
1 - резервоар за гориво,
2 - инжекционна помпа,
3 - горивен филтър,
4 - клапан за намаляване на налягането,
5 - управление (обратно) клапан,
6 - акумулатор на гориво,
7 - сензор за налягане на горивото в акумулатора,
8 - дюза,
9 - блок за управление на двигателя.
Поток на гориво към инжекционна помпа.
1 - резервоар за гориво,
2 - горивен филтър,
3 - инжекционна помпа,
4 - контролен клапан,
5 - горивна помпа,
6 - клапан за регулиране на налягането на горивото,
7 - камера за високо налягане,
8 - акумулатор на гориво,
9 - към дюзите.
В монтаж (2) Инжекционна помпа за свързване на маркуча за подаване на гориво от резервоара за гориво, монтиран е допълнителен горивен филтър за по-добро филтриране на горивото, преди да се подаде в тръбопровода за високо налягане.
1 - фитинг за връщане на гориво,
2 - фитинг за подаване на гориво от горивния филтър,
3 - инжекционна помпа,
4 - клапан за регулиране на налягането на горивото,
5 - горивна помпа,
6 - сензор за температура на горивото.
Горивната помпа за високо налягане се задвижва чрез зъбна предавка от коляновия вал и доставя гориво с необходимото налягане към горивния акумулатор. Инжекционната помпа включва помпа за зареждане с гориво (изпомпване на гориво от резервоара за гориво в камерата на буталото), датчик за температура на горивото, клапан за регулиране на налягането на горивото, разпределителен вал и три плунжера (разположени под ъгъл 120°един спрямо друг), изпомпване на гориво под високо налягане в горивния акумулатор.
В камерите на буталото с високо налягане необходимото количество гориво се изпомпва от резервоара за гориво с помощта на зъбна помпа за зареждане с гориво. Горивната помпа се състои от две предавки с външно зацепване, въртящи се в различни посоки. В помпата горивото от захранващия тръбопровод навлиза в междината между зъбите на зъбното колело и корпуса и се подава към камерата за високо налягане на инжекционната помпа. Връщането на гориво към захранващия тръбопровод е изключено поради плътния контакт на зъбите на зъбното колело. Тъй като скоростта на въртене на помпата за зареждане с гориво зависи от скоростта на коляновия вал, става необходимо да се контролира количеството гориво, изпомпвано в камерите на буталото.
Количеството гориво, подадено към камерата на буталото с високо налягане, се контролира от контролния клапан на помпата за зареждане с гориво. Чрез този клапан, при повишена скорост на коляновия вал, част от горивото се връща в захранващия тръбопровод. Вентилът за регулиране на налягането на горивото регулира количеството гориво, подавано към акумулатора, като по този начин поддържа постоянно налягане в акумулатора. Клапанът се управлява от блока за управление на двигателя, по сигнал на който клапанът се отваря и излишното гориво се подава към връщащата линия.
Горивото, подадено от помпата за пълнене, преминава през входния отвор вътре в помпата. Предпазен клапан е разположен зад входа. Ако налягането, създадено от помпата за зареждане с гориво, надвишава налягането на отваряне на предпазния клапан, тогава горивото преминава през дросела на клапана в веригата за смазване и охлаждане на инжекционната помпа. Ексцентричният задвижващ вал движи буталото според повдигането на ексцентрика. Горивото тече през всмукателния клапан (1) инжекционна помпа в камера за високо налягане (5) помпен елемент и, когато буталото се движи (8) надолу изпълнява такта на всмукване. Вал (6) в корпуса на инжекционната помпа е монтиран в централния лагер. Ексцентричен (7) на вала на инжекционната помпа осигурява възвратно-постъпателно движение на буталата. След достигане на долната мъртва точка BDC на буталото, входящият клапан се затваря и горивото вече не може да излезе от горната камера на помпения елемент (бутало). След това, когато буталото се движи нагоре, горивото се компресира, налягането се повишава и изгорелите газове (изпускателен клапан) (2) отваря веднага щом налягането надвиши нивото си в горивния акумулатор. След това компресираното гориво влиза във веригата с високо налягане.
Буталото на инжекционната помпа продължава да подава гориво, докато достигне положението на ГМТ (инжекционен ход). След това налягането пада, изпускателният клапан се затваря и буталото се движи надолу. Когато налягането в камерата на помпения елемент надвиши налягането на усилване, входящият клапан се отваря отново и процесът се повтаря.
Сензорът за температура на горивото включва измервателен резистор и се захранва от 5 V. Съпротивлението на резистора се променя в зависимост от температурата на горивото, което от своя страна влияе на изходното напрежение (сигнал) изпратен от сензора към контролния блок. Блокът за управление получава сигнал от сензора и определя температурата на горивото според алгоритъма, записан в паметта му. Данните, получени от сензора за температура на горивото, се използват за изчисляване на цикличното захранване с гориво.
Горивото под високо налягане от инжекционната помпа влиза в горивния акумулатор, откъдето се подава към инжекторите. В акумулатора за гориво се поддържа оптимално налягане (25 - 160 MPa).
Напречно сечение на инжекционната помпа.
1 - всмукателен клапан,
2 - изпускателен клапан,
3 - пружина,
4 - тласкач,
5 - камера за високо налягане,
6 - задвижващ вал,
7 - ексцентрик,
8 - бутало.
работа на дюзата.
1 - игла,
2 - бутало,
3 - хидравлична камера,
4 - сферичен кран,
5 - котва на електромагнитен клапан,
6 - намотка на електромагнитен клапан,
7 - отвор за връщане,
8 - захранващ отвор.
Когато налягането надвиши 195 MPa, част от горивото се източва през редуцирния клапан (монтиран на акумулатор за гориво) към тръбопровода за връщане на гориво. На акумулатора за гориво е монтиран сензор за налягане.
1 - редуцир клапан,
2 - портове за свързване на тръби за гориво с високо налягане към инжекторите,
3 - сензор за налягане в акумулатора за гориво,
4 - порт за свързване на тръба за гориво с високо налягане за подаване на гориво от горивна помпа за високо налягане,
5 - акумулатор на гориво.
В системата са монтирани инжектори с електромагнитен контролен клапан. Инжекторите се управляват от блока за управление на двигателя. Всяка дюза се състои от бутало с пружина (2), игли (1), електромагнитен клапан (6) и хидрокамери (3) (виж снимката "Работа на дюзата"). От горивния акумулатор горивото се подава към дюзата, която влиза в хидравличната камера през отвора (8) и към иглата на дюзата. В хидравличната камера горивото е под налягане, равно на налягането в горивния акумулатор. Когато инжекторът е затворен, горивото притиска пружинното бутало, което от своя страна действа върху иглата на инжектора, предотвратявайки отварянето му. Когато ECM издаде контролен сигнал за стартиране към съответния електромагнитен клапан на инжектора, арматурата се повдига (5) със сферичен кран (4). Сферичният кран отваря канала (7), свързващ хидравличната камера с връщащия горивопровод, в резултат на което част от горивото се източва и налягането в хидравличната камера на дюзата се отслабва. В същото време налягането на горивото, подадено към иглата на дюзата, преодолява силата на буталната пружина и иглата се отваря, в резултат на което дюзата впръсква гориво в цилиндъра.
В тръбопровода за връщане на гориво от инжекторите е монтиран възвратен клапан. Този клапан предотвратява връщането на горивото по връщащата линия от инжекторите обратно към инжекторите.
Блокът за управление на двигателя контролира количеството впръскано гориво и момента на впръскване. Тази горивна система може да осигури до три последователни впръсквания (многоетапно инжектиране). Всяка дюза е свързана към тръбопровод за връщане на гориво.
Контрол на впръскване на гориво.
1 - сигнал на сензора за положение на коляновия вал,
2 - три инжекции,
3 - две инжекции,
4 - една инжекция,
5 - пилотно впръскване,
6 - основно впръскване.
1 - електромагнитен клапан,
2 - плоча с отвори,
3 - сферичен кран,
4 - игла на дюзата,
5 - бутало.
Впръскването на гориво се контролира от блока за управление на двигателя въз основа на сигналите от редица сензори на системата за управление на двигателя, както и в зависимост от режима на работа на двигателя. Блокът за управление контролира количеството впръскано гориво, момента на впръскване и броя на впръскванията на такт във всеки цилиндър поотделно. Количеството гориво, впръскано от инжектора, се определя от времето за отваряне на иглата на инжектора, което от своя страна зависи от времето, през което блокът за управление на двигателя изпраща управляващ сигнал към електромагнитния клапан на инжектора. Времето за отваряне на иглата на дюзата се контролира от блока за управление на двигателя в зависимост от натискането на педала на газта и скоростта на коляновия вал. Изчисленото количество впръскано гориво се коригира въз основа на температурата на входящия въздух, въздушния масов поток, температурата на охлаждащата течност и атмосферното налягане. Също така контролният блок прави корекции на количеството впръскано гориво за всеки инжектор в зависимост от идентификационния код на инжектора, който трябва да бъде програмиран в паметта на блока за управление на двигателя за всеки инжектор поотделно. Този код кодира механичните характеристики, които са индивидуални за всеки отделен инжектор.
Блокът за управление на двигателя постоянно регулира количеството гориво, впръскано във всеки цилиндър, в зависимост от промените в скоростта на коляновия вал (особено на празен ход), за намаляване на колебанията в скоростта и намаляване на вибрациите.
Моментът на впръскване се изчислява от управляващия блок въз основа на сигналите от различни сензори, режима на работа на двигателя, скоростта на коляновия вал и количеството впръскано гориво според алгоритъма, записан в паметта на управляващия блок. Очакваното време за впръскване на гориво се коригира въз основа на температурата на входящия въздух, температурата на охлаждащата течност и атмосферното налягане.
Налягането на впръскване директно зависи от налягането в горивния акумулатор и се управлява от блока за управление на двигателя въз основа на сигнала от сензора за налягане в горивния акумулатор.
Налягането на горивото се регулира от управляващия блок в зависимост от скоростта на коляновия вал и цикличното подаване на гориво с помощта на клапана за регулиране на налягането на горивото, монтиран в инжекционната помпа. Създаването на оптимално налягане на впръскване на гориво за всеки режим на работа на двигателя спомага за намаляване на токсичността на отработените газове.
Броят на впръскванията, произведени от инжектора в цилиндъра, се контролира от блока за управление на двигателя в зависимост от условията на шофиране на превозното средство и служи за намаляване на вибрациите и токсичността на отработените газове. Тази система Common Rail позволява до три впръсквания на цилиндър на цикъл.
Няколко оптимални алгоритми за впръскване на гориво са програмирани в паметта на управляващия блок при различни условия. Така че при ниска скорост на коляновия вал и ниско натоварване се правят три инжекции на цикъл, за да се намали вероятността от детонация. При висока скорост на двигателя и високо натоварване се извършва само едно впръскване на цикъл, за да се подобри мощността и да се намали разходът на гориво.
Допълнителните контролни функции служат за подобряване на ефективността при намаляване на емисиите на вредни вещества в отработените газове и разхода на гориво или се използват за повишаване на безопасността, комфорта и лекотата на работа.