A rendszer fő funkciói a dízel üzemanyag befecskendezési folyamatának megfelelő időben és mennyiségben történő optimális és helyes vezérlése, a szükséges befecskendezési nyomás mellett is, amit elektronikus vezérlőrendszer alkalmazásával biztosítanak. A befecskendezési folyamat szabályozásának ilyen megszervezése biztosítja a dízelmotor zökkenőmentes és gazdaságos működését.
Ebben a közös nyomócsöves üzemanyagrendszerben az üzemanyagnyomás elérheti a 160 MPa-t.
Ez a rendszer lehetővé teszi a részecskék koromtartalmának csökkentését a kipufogógázokban és a nitrogén-oxidokban (NO x).
A közös nyomócsöves közös nyomócsöves üzemanyagrendszer a következőket tartalmazza: egy alacsony nyomású fokozat, egy nagynyomású fokozat és egy elektronikus motorvezérlő rendszer.
Ennek a rendszernek a fő elemei az elektrohidraulikus fúvókák, a Bosch befecskendező szivattyúi (SRH) (üzemanyag hőmérséklet-érzékelővel és üzemanyagnyomás-szabályozó szeleppel), üzemanyag-akkumulátor (üzemanyag nyomás érzékelővel és nyomáscsökkentő szeleppel), a motorvezérlő rendszer érzékelői és szelepei, valamint egy elektronikus motorvezérlő egység.
Az alacsony nyomású fokozat az üzemanyagtartályból, az üzemanyagszűrőből és az alacsony nyomású vezetékből áll.
A közös nyomócsöves tüzelőanyag-rendszerben a nagynyomású szakasz magában foglalja a befecskendező szivattyút, az üzemanyag-akkumulátort, a befecskendezőket, a nagynyomású vezetékeket és az üzemanyag-visszavezető vezetékeket.
A közös nyomócsöves üzemanyagrendszer sémája.
1 - üzemanyagtartály,
2 - befecskendező szivattyú,
3 - üzemanyagszűrő,
4 - nyomáscsökkentő szelep,
5 - vezérlés (vissza) szelep,
6 - üzemanyag-akkumulátor,
7 - üzemanyagnyomás-érzékelő az akkumulátorban,
8 - fúvóka,
9 - motorvezérlő egység.
Üzemanyag áramlás a befecskendező szivattyúhoz.
1 - üzemanyagtartály,
2 - üzemanyagszűrő,
3 - befecskendező szivattyú,
4 - vezérlőszelep,
5 - üzemanyag-feltöltő szivattyú,
6 - üzemanyagnyomás-szabályozó szelep,
7 - nagynyomású kamra,
8 - üzemanyag-akkumulátor,
9 - a fúvókákhoz.
A felszerelésben (2) Befecskendező szivattyú az üzemanyag-ellátó tömlőnek az üzemanyagtartályból történő csatlakoztatásához, egy további üzemanyagszűrő van beépítve a jobb üzemanyag-szűrés érdekében, mielőtt a nagynyomású vezetékbe kerül.
1 - üzemanyag-visszavezető szerelvény,
2 - üzemanyag-ellátó csatlakozó az üzemanyagszűrőből,
3 - befecskendező szivattyú,
4 - üzemanyagnyomás-szabályozó szelep,
5 - üzemanyag-feltöltő szivattyú,
6 - üzemanyag hőmérséklet-érzékelő.
A nagynyomású üzemanyag-szivattyú egy hajtóműrendszeren keresztül működik a főtengelyről, és a szükséges nyomáson szállítja az üzemanyagot az üzemanyag-akkumulátorba. A befecskendező szivattyú tartalmaz egy üzemanyag-feltöltő szivattyút (üzemanyag szivattyúzása az üzemanyagtartályból a dugattyúkamrába), üzemanyag hőmérséklet-érzékelő, üzemanyagnyomás-szabályozó szelep, vezérműtengely és három dugattyú (egymáshoz képest 120°-os szögben helyezkednek el), üzemanyagot nagy nyomáson szivattyúzni az üzemanyag-akkumulátorba.
A nagynyomású dugattyús kamrákban a szükséges mennyiségű üzemanyagot egy fogaskerék-típusú üzemanyag-feltöltő szivattyú segítségével szivattyúzzák az üzemanyagtartályból. Az üzemanyag-feltöltő szivattyú két külső fogaskerekes fogaskerékből áll, amelyek különböző irányban forognak. A szivattyúban az üzemanyag a tápvezetékből belép a fogaskerék fogai és a ház közötti résbe, és a befecskendező szivattyú nagynyomású kamrájába kerül. A hajtómű fogainak szoros érintkezése miatt az üzemanyag visszajutása a tápvezetékbe kizárt. Mivel az üzemanyag-feltöltő szivattyú forgási sebessége a főtengely fordulatszámától függ, szükségessé válik a dugattyúkamrákba pumpált üzemanyag mennyiségének szabályozása.
A nagynyomású dugattyúkamrába szállított üzemanyag mennyiségét az üzemanyag-feltöltő szivattyú vezérlőszelepe szabályozza. Ezen a szelepen keresztül megnövelt főtengely-fordulatszám mellett az üzemanyag egy része visszatér az üzemanyag-ellátó vezetékbe. Az üzemanyagnyomás-szabályozó szelep szabályozza az akkumulátorba szállított üzemanyag mennyiségét, ezáltal állandó nyomást tart fenn az üzemanyag-akkumulátorban. A szelepet a motorvezérlő egység vezérli, amelynek jelére a szelep kinyílik, és a felesleges üzemanyagot a visszatérő vezetékbe juttatják.
A feltöltő szivattyúból betáplált üzemanyag a szivattyú belsejében lévő bemeneti nyílásba kerül. A bemenet mögött egy biztonsági szelep található. Ha az üzemanyag-feltöltő szivattyú által létrehozott nyomás meghaladja a biztonsági szelep nyitási nyomását, akkor az üzemanyag a szelep fojtószelepén keresztül a befecskendező szivattyú kenő- és hűtőkörébe kerül. Az excenter hajtótengely az excenter emelésének megfelelően mozgatja a dugattyút. Az üzemanyag átfolyik a szívószelepen (1) befecskendező szivattyú be nagynyomású kamra (5) szivattyúelem, és amikor a dugattyú elmozdul (8) lefelé valósítja meg a szívólöketet. Tengely (6) a befecskendező szivattyúházban a központi csapágyba van beépítve. Különc (7) a befecskendező szivattyú tengelyén biztosítja a dugattyúk oda-vissza mozgását. A dugattyú alsó BDC holtpontjának elérése után a bemeneti szelep bezárul, és az üzemanyag már nem tud kilépni a szivattyúelem felső kamrájából (dugattyú). Aztán amikor a dugattyú felfelé mozdul, az üzemanyag összenyomódik, a nyomás emelkedik és a kipufogógáz (nyomószelep) (2) azonnal kinyílik, amint a nyomás meghaladja az üzemanyag-akkumulátorban lévő szintet. A sűrített üzemanyag ezután belép a nagynyomású körbe.
A befecskendező szivattyú dugattyúja tovább táplálja az üzemanyagot, amíg el nem éri a TDC pozíciót (injekciós löket). Ezt követően a nyomás csökken, a kipufogószelep bezárul és a dugattyú lefelé mozog. Amikor a szivattyúelem kamrájában a nyomás meghaladja a töltőnyomást, a bemeneti szelep ismét kinyílik, és a folyamat megismétlődik.
Az üzemanyag-hőmérséklet-érzékelő mérőellenállást tartalmaz, és 5 V-ról táplálja. Az ellenállás ellenállása az üzemanyag hőmérsékletétől függően változik, ami viszont befolyásolja a kimeneti feszültséget (jel) az érzékelő a vezérlőegységhez küldi. A vezérlőegység jelet kap az érzékelőtől, és a memóriájában tárolt algoritmus szerint meghatározza az üzemanyag hőmérsékletét. Az üzemanyag-hőmérséklet-érzékelőtől kapott adatok a ciklikus tüzelőanyag-ellátás kiszámítására szolgálnak.
A befecskendező szivattyúból származó nagynyomású üzemanyag az üzemanyag-akkumulátorba kerül, ahonnan az injektorokhoz jut. Az üzemanyag-akkumulátorban optimális nyomást tartanak fenn (25-160 MPa).
A befecskendező szivattyú keresztmetszete.
1 - szívószelep,
2 - kipufogószelep,
3 - rugó,
4 - toló,
5 - nagynyomású kamra,
6 - hajtótengely,
7 - excentrikus,
8 - dugattyú.
fúvóka működése.
1 - tű,
2 - dugattyú,
3 - hidraulikus kamra,
4 - golyóscsap,
5 - mágnesszelep horgony,
6 - mágnesszelep tekercselés,
7 - visszatérő nyílás,
8 - adagolónyílás.
Ha a nyomás meghaladja a 195 MPa-t, az üzemanyag egy része a nyomáscsökkentő szelepen keresztül leürül (üzemanyag-akkumulátorra szerelve) az üzemanyag visszatérő vezetékhez. Nyomásérzékelő van felszerelve az üzemanyag-akkumulátorra.
1 - nyomáscsökkentő szelep,
2 - nyílások a nagynyomású üzemanyag-csövek csatlakoztatásához a befecskendezőkhöz,
3 - nyomásérzékelő az üzemanyag-akkumulátorban,
4 - nyílás a nagynyomású üzemanyagcső csatlakoztatásához a nagynyomású üzemanyag-szivattyú üzemanyag-ellátásához,
5 - üzemanyag-akkumulátor.
A rendszerbe elektromágneses vezérlőszeleppel ellátott befecskendezők vannak beépítve. Az injektorokat a motorvezérlő egység vezérli. Mindegyik fúvóka egy rugós dugattyúból áll (2), tűk (1), szolenoid szelep (6) és hidrokamrák (3) (Lásd a képen "A fúvóka működése"). Az üzemanyag-akkumulátorból az üzemanyag a fúvókához kerül, amely a lyukon keresztül jut be a hidraulikus kamrába (8) és a fúvóka tűjéhez. A hidraulikus kamrában az üzemanyag nyomása megegyezik az üzemanyag-akkumulátor nyomásával. Amikor a befecskendező szelep zárva van, az üzemanyag rányomja a rugós dugattyút, ami viszont a befecskendező tűjére hat, megakadályozva annak kinyílását. Amikor az ECM indításvezérlő jelet ad a megfelelő befecskendező szelep mágnesszelepéhez, az armatúra felemelkedik (5) golyóscsappal (4). A golyóscsap kinyitja a csatornát (7), amely összeköti a hidraulikus kamrát az üzemanyag-visszavezető vezetékkel, aminek következtében az üzemanyag egy része leürül, és gyengül a nyomás a fúvóka hidraulikus kamrájában. Ugyanakkor a fúvóka tűjébe szállított üzemanyag nyomása legyőzi a dugattyúrugó erejét, és a tű kinyílik, aminek következtében a fúvóka üzemanyagot fecskendez a hengerbe.
A visszacsapó szelep be van szerelve az üzemanyag-visszatérő vezetékbe az injektorokból. Ez a szelep megakadályozza, hogy az injektorokból a visszatérő vezetékben lévő üzemanyag visszafolyjon az injektorokhoz.
A motorvezérlő egység szabályozza a befecskendezett üzemanyag mennyiségét és a befecskendezési időzítést. Ez az üzemanyag-rendszer akár három egymást követő befecskendezést is képes biztosítani (többlépcsős injekció). Mindegyik fúvóka egy üzemanyag-visszatérő vezetékhez van csatlakoztatva.
Üzemanyag befecskendezés vezérlés.
1 - főtengely helyzetérzékelő jel,
2 - három injekció,
3 - két injekció,
4 - egy injekció,
5 - előbefecskendezés,
6 - fő injekció.
1 - mágnesszelep,
2 - lemez lyukakkal,
3 - golyóscsap,
4 - fúvóka tű,
5 - dugattyú.
Az üzemanyag-befecskendezést a motorvezérlő egység vezérli, a motorvezérlő rendszer számos érzékelőjének jelei alapján, valamint a motor működési módjától függően. A vezérlőegység minden hengerben külön szabályozza a befecskendezett üzemanyag mennyiségét, a befecskendezési időzítést és a löketenkénti befecskendezések számát. A befecskendező szelep által befecskendezett üzemanyag mennyiségét az injektortű nyitási ideje határozza meg, ami viszont attól függ, hogy a motorvezérlő egység mennyi idő alatt küld vezérlőjelet a befecskendező szelepének mágnesszelepéhez. A fúvóka tű nyitási idejét a motorvezérlő egység szabályozza a gázpedál lenyomásától és a főtengely fordulatszámától függően. A befecskendezett üzemanyag számított mennyiségét a beszívott levegő hőmérséklete, a légtömegáram, a hűtőfolyadék hőmérséklete és a légköri nyomás alapján korrigálják. Ezenkívül a vezérlőegység a befecskendezett üzemanyag mennyiségét minden egyes befecskendező szelephez módosítja, a befecskendező azonosító kódjától függően, amelyet minden egyes befecskendező szelephez külön-külön kell programozni a motorvezérlő egység memóriájába. Ez a kód kódolja azokat a mechanikai jellemzőket, amelyek minden egyes befecskendező esetében egyediek.
A motorvezérlő egység folyamatosan állítja az egyes hengerekbe befecskendezett üzemanyag mennyiségét a főtengely fordulatszámának változásaitól függően (főleg alapjáraton), a sebesség ingadozások csökkentése és a rezgések csökkentése érdekében.
A befecskendezési időzítést a vezérlőegység a különböző érzékelőktől érkező jelek, a motor működési módja, a főtengely fordulatszáma és a befecskendezett üzemanyag mennyisége alapján számítja ki a vezérlőegység memóriájában tárolt algoritmus szerint. A becsült üzemanyag-befecskendezési időt a beszívott levegő hőmérséklete, a hűtőfolyadék hőmérséklete és a légköri nyomás alapján korrigálják.
A befecskendezési nyomás közvetlenül függ az üzemanyag-akkumulátorban lévő nyomástól, és a motorvezérlő egység vezérli az üzemanyag-akkumulátorban lévő nyomásérzékelő jele alapján.
Az üzemanyagnyomást a vezérlőegység a főtengely fordulatszámától és a ciklikus üzemanyag-ellátástól függően szabályozza a befecskendező szivattyúba szerelt üzemanyagnyomás-szabályozó szelep segítségével. Az optimális üzemanyag-befecskendezési nyomás megteremtése minden motor üzemmódhoz segít csökkenteni a kipufogógázok toxicitását.
A befecskendező szelep által a hengerbe leadott befecskendezések számát a motorvezérlő egység szabályozza a jármű vezetési körülményeitől függően, és a vibráció és a kipufogógáz mérgező hatásának csökkentését szolgálja. Ez a közös nyomócsöves rendszer hengerenként legfeljebb három befecskendezést tesz lehetővé ciklusonként.
Számos optimális üzemanyag-befecskendezési algoritmus van programozva a vezérlőegység memóriájában különböző körülmények között. Tehát alacsony főtengely-fordulatszám és alacsony terhelés mellett ciklusonként három injekciót kell végrehajtani, hogy csökkentsék a detonáció valószínűségét. Magas motorfordulatszám és nagy terhelés mellett ciklusonként csak egy befecskendezés történik a teljesítmény javítása és az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében.
A további vezérlőfunkciók a teljesítmény javítását szolgálják a káros anyagok kipufogógáz-kibocsátásának és üzemanyag-fogyasztásának csökkentésében, vagy a biztonság, a kényelem és a könnyű kezelhetőség növelésére szolgálnak.