Создание высокого давления
Электрический топливный насос подает топливо к насосу высокого давления.
В зависимости от условий работы двигателя насос высокого давления генерирует необходимое давление топливной системы.
Топливо, находящееся под высоким давлением, попадает в топливный коллектор и сохраняется там.
Давление топлива измеряется датчиком давления топлива. Через клапан дозировки топлива устанавливается давление топлива от 40 до 150 бар.
На топливном коллекторе расположены форсунки. Они управляются PCM и впрыскивают топливо в камеру сгорания цилиндра.
Режим работы
В этом двигателе используются следующие режимы работы:
- гомогенный режим работы и
- режим прогрева каталитического нейтрализатора.
Режим работы – гомогенный
При прогретом двигателе образование топливной смеси осуществляется исключительно в гомогенном режиме работы.
В этом режиме впрыскиваемое топливо смешивается со свежим воздухом точно в стехиометрическом соотношении 14,7:1.
При этом топливо впрыскивается в такт впуска, чтобы было достаточно времени для гомогенизации смеси.
В гомогенном режиме работы сгорание, в значительной мере соответствует двигателю с впрыском топлива во впускной коллектор.
Режим работы – прогрев катализатора
Режим работы – прогрев катализатора служит для быстрого достижения рабочей тепературы трехкомпонентного катализатора при холодном двигателе и реализуется двойным впрыском.
При этом первое впрыскивание как и в гомогенном режиме осуществляется в такте всасывания.
Второе впрыскивание осуществляется в такте сжатия, непосредственно после закрывания впускных клапанов. За счет этого обеспечивается богатая топливовоздушная смесь вокруг свечи зажигания.
Момент зажигания регулируется в направлении запаздывания так, чтобы в систему выпуска и, тем самым, в трехкомпонентный каталитический нейтрализатор могло попасть как можно больше тепла от сгорания.
Способ сжигания
Способом сжигания в системе непосредственного впрыска бензина называют то, как осуществляется смесеобразование и преобразование энергии.
В этом двигателе Ford впервые использует технологию "управляемого факела". В этом способе сжигания форсунка размещена в центре сверху камеры сгорания.
Свеча зажигания установлена рядом с форсункой.
Преимуществом этого расположения является возможность непосредственного впрыска топлива в форме струи к свече зажигания.
Благодаря этой технологии достигается более высокий КПД, чем при традиционном способе впрыска, и вместе с ним дополнительная экономия топлива.
насос высокого давления
1 Держатель насоса высокого давления 2 Толкатель 3 насос высокого давления 4 Уплотнительное кольцо круглого сечения 5 Распредвал выпускных клапанов 6 Тройной кулачок
Топливный насос типа HDP5 - это работающий в масле одноцилиндровый насос с кулачковым приводом.
В насос встроены
- клапан дозирования топлива,
- клапан ограничения давления со стороны высокого давления и
- демпфер давления со стороны низкого давления.
Привод штока поршня насоса осуществляется через тройной кулачок. Кулачок является частью выпускного распределительного вала и находится между кулачками выпускного клапана 3-го и 4-го цилиндров.
Сопряжение между тройным кулачком на выпускном распределительном вале и штоком поршня насоса образует тарельчатый толкатель.
Количество топлива, подаваемого в топливный коллектор, регулируется посредством клапана дозирования топлива. Количество подаваемого топлива зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и сигналов управления клапаном дозирования топлива.
Топливный насос высокого давления вырабатывает максимальное давление топлива 150 бар.
Устройство и общий принцип действия
1 Камера высокого давления 2 клапан дозировки топлива 3 Низкое давление топлива 4 Уплотнительное кольцо круглого сечения 5 Уплотнение поршня насоса 6 Пружина поршня насоса 7 Насосный поршень 8 Фланец крепления 9 Порт высокого давления 10 Клапан ограничения давления 11 Газовая подушка 12 Мембранный демпфер давления
В результате вращения распределительного вала и за счет формы тройного кулачка поршень насоса перемещается вверх и вниз.
При движении поршня насоса вверх и при закрытом клапане дозирования топлива топливо под давлением подается в камеру высокого давления.
ПримечаниеВ обесточенном состоянии клапан дозировки топлива открыт! Высокое давление топлива не может быть сгенерировано.
Демпфер давления
- С помощью демфера давления гасятся пульсации давления, вызванные насосом высокого давления в контуре низкого давления.
- Это гарантирует оптимальное наполнение камеры высокого давления даже при высоких частотах вращения.
- Демпфер давления состоит из двух мембран. Между мембранами находится газовая подушка.
- Ход подачи: Перед закрытием клапана дозирования топлива в ходе подачи часть топлива сначала снова вытесняется из камеры высокого давления в топливный контур низкого давления (см. функционирование подачи топлива). Под действием этого давления мембраны деформируются и, тем самым, осуществляется забор перепускаемого количества топлива в соответствующей рабочей точке.
- Ход заполнения: В ходе заполнения накопленное мембраной количество топлива освобождается.
Клапан ограничения давления
- В насос высокого давления встроен клапан ограничения давления.
- Клапан служит для защиты элементов и, таким образом, обеспечивает надежность работы системы высокого давления.
- Благодаря этому клапану давление в топливном коллекторе ограничивается примерно до 200 бар.
- При превышении максимально допустимого значения клапан открывается и избыток топлива направляется к стороне низкого давления.
Функционирование подачи топлива
Клапан дозирования топлива не активирован
A Ход поршня насоса B Активация клапана дозирования топлива C Ход заполнения D Ход подачи 1 Выпускной клапан 2 Магистраль высокого давления (идущая к топливному коллектору) 3 Насосный поршень 4 Камера высокого давления 5 Впускной клапан a Клапан дозирования топлива открыт (обесточен)
Во время хода наполнения поршень насоса движется вниз.
Топливо идет в камеру высокого давления через впускной клапан открытого клапана дозировки топлива.
Заполнение камеры высокого давления функционирует при этом комбинировано:
- С одной стороны, топливо при движении поршня вниз засасывается в камеру высокого давления.
- С другой стороны, топливо под воздействием низкого давления нагнетается в камеру высокого давления.
В последующем ходе подачи после нижней мертвой точки клапан дозирования топлива сначала продолжает оставаться открытым. Ненужное топливо возвращается в контур низкого давления.
A Ход поршня насоса B Активация клапана дозирования топлива C Ход заполнения D Ход подачи 1 Выпускной клапан 2 Магистраль высокого давления (идущая к топливному коллектору) 3 Насосный поршень 4 Камера высокого давления 5 Впускной клапан 6 Фаза снижения тока a Клапан дозирования топлива открыт (обесточен) b Клапан дозирования топлива закрыт (запитан)
Начиная с определенного момента, происходит активация клапана дозировки топлива, и вместе с этим закрывается приток от контура низкого давления.
Теперь поршень насоса оказывает давление на топливо в камере высокого давления.
Как только давление в камере высокого давления превысит давление в магистрали высокого давления, идущей к топливному коллектору, открывается выпускной клапан. Теперь топливо подается в топливный коллектор.
По прошествии определенного времени активация клапана дозирования топлива завершается. Впускной клапан продолжает оставаться закрытым даже после фазы снижения тока.
Обоснование:
- Давление в камере высокого давления плюс усилие пружины впускного клапана вжимают впускной клапан в седло, тем самым, закрывая подвод от контура низкого давления.
Топливо подается в топливный коллектор до тех пор, пока поршень насоса не пройдет верхнюю мертвую точку и не начнется ход заполнения. При этом давление в камере высокого давления снова падает за счет чего
- сначала закрывается выпускной клапан, а затем
- открывается впускной клапан.
блок управления силовым агрегатом (PCM) рассчитывает момент, начиная с которого будет происходить активация клапана дозировки топлива, в зависимости от:
- требуемого количества подаваемого топлива и
- требуемого давления в топливном коллекторе.
Топливопровод высокого давления
ПримечаниеПосле отсоединения топливопровода высокого давления требуется его обязательная замена. Причина: вследствие деформации накидных гаек старого топливопровода при повторной их затяжке может возникнуть неплотность.
Форсунки
1 Паз на топливном коллекторе 2 Держатель 3 Пластмассовый штифт на топливной форсунке 4 Топливный коллектор 5 Уплотнительное кольцо круглого сечения 6 Упорная шайба 7 Форсунки 8 Уплотнительное кольцо камеры сгорания
Топливные форсунки вместе с топливным коллектором смонтированы на головке цилиндров. Таким образом исключаются дополнительные топливопроводы высокого давления.
Между каждой топливной форсункой и соответствующим местом установки в топливном коллекторе находится держатель. Держатель обеспечивает предварительный натяг форсунок. За счет этого обеспечивается точная посадка топливных форсунок в отверстия камер сгорания на головке цилиндров.
ПримечаниеКрепежные винты топливного коллектора должны ослабляться и затягиваться в определенной последовательности. При этом обязательно следует соблюдать указания актуальной литературы для станций технического обслуживания.
Для уплотнения топливного коллектора на верхнем торце топливной форсунки находится уплотнительное кольцо. Упорная шайба под уплотнительным кольцом служит направляющей для него и обеспечивает точную посадку.
Уплотнительное кольцо камеры сгорания (тефлоновое кольцо) на нижнем конце клапана впрыска служит для герметизации форсунки относительно камеры сгорания.
Примечание: Для монтажа нового уплотнительного кольца камеры сгорания необходимо использовать специальный инструмент. При этом следует соблюдать инструкции актуальной литературы для станций технического обслуживания.
Характеристика впрыска
1 Выпускные клапаны 2 свеча зажигания 3 Форсунка 4 Впускные клапаны
Сопло каждой форсунки оснащено шестью выходными отверстиями. Такой впрыск называют многоструйным впрыском.
Каждая из шести струй впрыскиваемого топлива индивидуально адаптирована к условиям камеры сгорания.
Преимущество много струйного впрыска по сравнению с одноструйным впрыском:
- факел распыла точно адаптирован по форме и углу расположения.
Центральное положение топливной форсунки обеспечивает равномерное распределение топлива и оптимальное приготовление топливо-воздушной смеси в камере сгорания. Это оказывает положительное воздействие на
- выпуск ОГ,
- расход топлива,
- склонность к детонации
- и разжижение масла топливом.