Zbiornik ciśnieniowy - listwa, regulator ciśnienia, czujnik ciśnienia i temperatury wału korbowego i wałka rozrządu
Zawartość
Zbiornik paliwa wysokiego ciśnienia (szyna - rozdzielacz wtrysku - szyna)
Działa jak wysokociśnieniowy akumulator paliwa i jednocześnie tłumi wahania ciśnienia (wahania), które występują, gdy pompa wysokiego ciśnienia pulsuje paliwem i stale otwiera i zamyka wtryskiwacze. Dlatego musi mieć wystarczającą objętość, aby ograniczyć te wahania, z drugiej strony objętość ta nie powinna być zbyt duża, aby szybko wytworzyć niezbędne stałe ciśnienie po uruchomieniu dla bezproblemowego rozruchu i pracy silnika. Obliczenia symulacyjne służą do optymalizacji uzyskanej objętości. Objętość paliwa wtryskiwanego do cylindrów jest stale uzupełniana do szyny dzięki dopływowi paliwa z pompy wysokiego ciśnienia. Ściśliwość paliwa pod wysokim ciśnieniem jest wykorzystywana do uzyskania efektu magazynowania. Jeśli następnie wypompuje się więcej paliwa z szyny, ciśnienie pozostaje prawie stałe.
Kolejnym zadaniem zbiornika ciśnieniowego – szyn – jest dostarczanie paliwa do wtryskiwaczy poszczególnych cylindrów. Konstrukcja zbiornika jest wynikiem kompromisu pomiędzy dwoma sprzecznymi wymaganiami: ma on wydłużony kształt (kulisty lub rurowy) zgodnie z konstrukcją silnika i jego umiejscowieniem. Ze względu na sposób produkcji zbiorniki możemy podzielić na dwie grupy: kute i spawane laserowo. Ich konstrukcja powinna umożliwiać montaż czujnika ciśnienia szyny oraz ogranicznika wg. Zawór regulacji ciśnienia. Zawór regulacyjny reguluje ciśnienie do wymaganej wartości, a zawór ograniczający ogranicza ciśnienie tylko do maksymalnej dopuszczalnej wartości. Sprężone paliwo jest dostarczane przewodem wysokiego ciśnienia przez wlot. Następnie jest rozprowadzany ze zbiornika do dysz, przy czym każda dysza ma własną prowadnicę.
1 - zbiornik wysokiego ciśnienia (szyna), 2 - zasilanie z pompy wysokiego ciśnienia, 3 - czujnik ciśnienia paliwa, 4 - zawór bezpieczeństwa, 5 - powrót paliwa, 6 - ogranicznik przepływu, 7 - rurociąg do wtryskiwaczy.
Zawór nadmiarowy ciśnienia
Jak sama nazwa wskazuje, zawór bezpieczeństwa ogranicza ciśnienie do maksymalnej dopuszczalnej wartości. Zawór dławiący działa wyłącznie na zasadzie mechanicznej. Posiada otwór z boku połączenia szynowego, który zamykany jest stożkowym końcem tłoka w gnieździe. Przy ciśnieniu roboczym tłok jest wciskany w gniazdo za pomocą sprężyny. Przekroczenie maksymalnego ciśnienia paliwa powoduje przekroczenie siły sprężyny i wypchnięcie tłoka z gniazda. W ten sposób nadmiar paliwa przepływa przez otwory przepływowe z powrotem do kolektora i dalej do zbiornika paliwa. Chroni to urządzenie przed zniszczeniem z powodu dużego wzrostu ciśnienia w przypadku awarii. W najnowszych wersjach zaworu dławiącego zintegrowana jest funkcja awaryjna, dzięki której nawet w przypadku otwartego otworu spustowego utrzymywane jest minimalne ciśnienie, a pojazd może poruszać się z ograniczeniami.
1 - kanał zasilający, 2 - zawór stożkowy, 3 - otwory przepływowe, 4 - tłok, 5 - sprężyna dociskowa, 6 - ogranicznik, 7 - korpus zaworu, 8 - powrót paliwa.
Ogranicznik przepływu
Element ten montowany jest na zbiorniku ciśnieniowym i przez niego paliwo przepływa do wtryskiwaczy. Każda dysza ma własny ogranicznik przepływu. Zadaniem ogranicznika przepływu jest zapobieganie wyciekom paliwa w przypadku awarii wtryskiwacza. Dzieje się tak w przypadku, gdy zużycie paliwa przez jeden z wtryskiwaczy przekracza maksymalną dopuszczalną wartość określoną przez producenta. Konstrukcyjnie ogranicznik przepływu składa się z metalowego korpusu z dwoma gwintami, jeden do montażu na zbiorniku, a drugi do przykręcenia rury wysokiego ciśnienia do dysz. Znajdujący się wewnątrz tłok jest dociskany do zbiornika paliwa za pomocą sprężyny. Dokłada wszelkich starań, aby kanał był otwarty. Podczas pracy wtryskiwacza ciśnienie spada, co powoduje ruch tłoka w kierunku wylotu, ale nie zamyka się on całkowicie. Gdy dysza działa prawidłowo, spadek ciśnienia następuje w krótkim czasie, a sprężyna powraca do pierwotnego położenia tłoka. W przypadku awarii, gdy zużycie paliwa przekroczy ustawioną wartość, spadek ciśnienia trwa do momentu przekroczenia siły sprężyny. Następnie tłok opiera się o gniazdo po stronie wylotowej i pozostaje w tej pozycji do momentu zatrzymania silnika. Odcina to dopływ paliwa do uszkodzonego wtryskiwacza i zapobiega niekontrolowanemu wyciekowi paliwa do komory spalania. Jednak ogranicznik przepływu paliwa działa również w przypadku awarii, w której występuje tylko niewielki wyciek paliwa. W tym czasie tłok wraca, ale nie do pierwotnego położenia i po pewnym czasie – ilość wtrysków dociera do siodełka i zatrzymuje dopływ paliwa do uszkodzonej dyszy, aż do wyłączenia silnika.
1 - połączenie zębatki, 2 - wkładka blokująca, 3 - tłok, 4 - sprężyna dociskowa, 5 - obudowa, 6 - połączenie z wtryskiwaczami.
Czujnik ciśnienia paliwa
Czujnik ciśnienia jest używany przez jednostkę sterującą silnika do dokładnego określenia chwilowego ciśnienia w zbiorniku paliwa. Na podstawie wartości zmierzonego ciśnienia czujnik generuje sygnał napięciowy, który jest następnie analizowany przez jednostkę sterującą. Najważniejszą częścią czujnika jest membrana, która znajduje się na końcu kanału zasilającego i jest dociskana przez podawane paliwo. Element półprzewodnikowy jest umieszczony na membranie jako element czujnikowy. Element czujnikowy zawiera elastyczne rezystory nałożone na membranę w połączeniu mostkowym. Zakres pomiarowy jest określony przez grubość membrany (im grubsza membrana, tym wyższe ciśnienie). Naciśnięcie membrany spowoduje jej wygięcie (około 20-50 mikrometrów przy ciśnieniu 150 MPa), a tym samym zmianę rezystancji elastycznych oporników. Gdy zmienia się rezystancja, napięcie w obwodzie zmienia się od 0 do 70 mV. Napięcie to jest następnie wzmacniane w obwodzie oceniającym do zakresu od 0,5 do 4,8 V. Napięcie zasilania czujnika wynosi 5 V. Krótko mówiąc, element ten przetwarza odkształcenie na sygnał elektryczny, który jest modyfikowany - wzmacniany i stamtąd idzie do jednostki sterującej w celu oceny, gdzie ciśnienie paliwa jest obliczane na podstawie zapisanej krzywej. W przypadku odchylenia jest on regulowany przez zawór regulujący ciśnienie. Ciśnienie jest prawie stałe i niezależne od obciążenia i prędkości.
1 - przyłącze elektryczne, 2 - obwód oceniający, 3 - membrana z elementem pomiarowym, 4 - złączka wysokociśnieniowa, 5 - gwint montażowy.
Regulator ciśnienia paliwa - zawór sterujący
Jak już wspomniano, konieczne jest utrzymanie praktycznie stałego ciśnienia w zbiorniku paliwa pod ciśnieniem, niezależnie od obciążenia, prędkości obrotowej silnika itp. Zadaniem regulatora jest to, że jeśli wymagane jest niższe ciśnienie paliwa, zawór kulowy w reduktorze otwiera się i nadmiar paliwa kierowany jest przewodem powrotnym do zbiornika paliwa. I odwrotnie, jeśli ciśnienie w zbiorniku paliwa spada, zawór zamyka się, a pompa wytwarza wymagane ciśnienie paliwa. Regulator ciśnienia paliwa znajduje się na pompie wtryskowej lub na zbiorniku paliwa. Zawór sterujący działa w dwóch trybach, zawór jest włączony lub wyłączony. W trybie nieaktywnym elektromagnes nie jest zasilany, a zatem nie działa. Kula zaworu jest wciskana w gniazdo tylko siłą sprężyny, której sztywność odpowiada ciśnieniu około 10 MPa, czyli ciśnieniu otwarcia paliwa. Jeśli do cewki elektromagnesu zostanie przyłożone napięcie elektryczne - prąd, zaczyna on działać na zworę wraz ze sprężyną i zamyka zawór z powodu nacisku na kulę. Zawór zamyka się do momentu osiągnięcia równowagi między siłami ciśnienia paliwa z jednej strony a elektromagnesem i sprężyną z drugiej. Następnie otwiera się i utrzymuje stałe ciśnienie na żądanym poziomie. Jednostka sterująca reaguje na zmiany ciśnienia spowodowane z jednej strony wahaniami ilości podawanego paliwa oraz cofaniem się dysz, otwierając zawór sterujący na różne sposoby. Aby zmienić ciśnienie, przez elektromagnes przepływa mniej lub więcej prądu (jego działanie zwiększa się lub zmniejsza), a tym samym kula jest mniej lub bardziej wciskana w gniazdo zaworu. Pierwsza generacja Common Rail wykorzystywała zawór regulacji ciśnienia DRV1, druga i trzecia generacja zawór DRV2 lub DRV3 jest montowany razem z urządzeniem dozującym. Dzięki dwustopniowej regulacji następuje mniejsze nagrzewanie paliwa, co nie wymaga dodatkowego chłodzenia w dodatkowej chłodnicy paliwa.
1 - zawór kulowy, 2 - zwora elektromagnesu, 3 - elektromagnes, 4 - sprężyna.
Czujniki temperatury
Czujniki temperatury służą do pomiaru temperatury silnika w oparciu o temperaturę płynu chłodzącego, temperaturę powietrza doładowującego w kolektorze dolotowym, temperaturę oleju silnikowego w obwodzie smarowania oraz temperaturę paliwa w przewodzie paliwowym. Zasada pomiaru tych czujników polega na zmianie rezystancji elektrycznej spowodowanej wzrostem temperatury. Ich napięcie zasilania 5 V zmieniane jest poprzez zmianę rezystancji, a następnie przekształcane w przetworniku cyfrowym z sygnału analogowego na sygnał cyfrowy. Następnie sygnał ten przesyłany jest do centrali, która oblicza odpowiednią temperaturę zgodnie z daną charakterystyką.
Czujnik położenia i prędkości wału korbowego
Ten czujnik wykrywa dokładną pozycję i wynikającą z tego prędkość obrotową silnika na minutę. Jest to indukcyjny czujnik Halla umieszczony na wale korbowym. Czujnik wysyła sygnał elektryczny do jednostki sterującej, która ocenia tę wartość napięcia elektrycznego, na przykład, aby rozpocząć (lub zakończyć) wtrysk paliwa itp. Jeśli czujnik nie działa, silnik nie uruchomi się.
Czujnik położenia i prędkości wałka rozrządu
Czujnik prędkości wałka rozrządu jest funkcjonalnie podobny do czujnika prędkości wału korbowego i służy do określenia, który tłok znajduje się w górnym martwym punkcie. Ten fakt jest potrzebny do określenia dokładnego kąta wyprzedzenia zapłonu w silnikach benzynowych. Dodatkowo służy do diagnozowania poślizgu paska rozrządu lub przeskakiwania łańcucha oraz przy uruchamianiu silnika, gdy sterownik silnika ustala za pomocą tego czujnika jak faktycznie obraca się cały mechanizm korbowo-sprzęgło-tłok na początku. W przypadku silników z VVT do diagnostyki działania wariatora służy układ zmiennych faz rozrządu. Silnik może istnieć bez tego czujnika, ale wymagany jest czujnik prędkości obrotowej wału korbowego, a wtedy obroty wałka rozrządu i wału korbowego rozdzielają się w stosunku 1:2. W przypadku silnika Diesla czujnik ten pełni tylko rolę inicjującą przy starcie -up, informując ECU (jednostkę sterującą), który tłok jest pierwszy w górnym martwym punkcie (który tłok jest w suwie sprężania lub wydechu podczas przemieszczania się do górnego martwego punktu). Centrum). Może to nie być oczywiste z czujnika położenia wału korbowego podczas rozruchu, ale podczas pracy silnika informacje otrzymane z tego czujnika są już wystarczające. Dzięki temu silnik wysokoprężny nadal zna położenie tłoków i ich skok, nawet jeśli czujnik na wałku rozrządu ulegnie awarii. Jeśli ten czujnik ulegnie awarii, pojazd nie uruchomi się lub jego uruchomienie będzie trwało dłużej. Podobnie jak w przypadku awarii czujnika na wale korbowym, tutaj zapala się lampka kontrolna silnika na tablicy rozdzielczej. Zwykle tak zwany czujnik Halla.
