Ознайомлення з паливною системою дизельного двигуна XPI (Common Rail)
У стратегії Сканії для дотримання стандарту Euro6 використовує поєднання паливної системи XPI (Extra High Pressure Ingjection) із системою рециркуляції відпрацьованих газів EGR (Exhaust Gas Recirculation) та системою вибіркового каталітичного відновлення SCR (Selective Catalytic Reduction).
Пристрій паливної системи XPI
До складу паливної системи XPI (система упорскування палива під надвисоким тиском) входить:
1. Електронний блок керування (у середовищі водіїв "мозки") збирає інформацію від органів керування що знаходяться під контролем водія, сигнали всіх датчиків та керує форсунками та тиском у системі;
2. Ручний насос, що підкачує, служить для заповнення паливом системи після її обслуговування;
Два паливні фільтри
3. Всмоктуючий фільтр, перший, хто приймає паливо з бака, виконуючи первинне його очищення;
4. Напірний фільтр, що виконує вторинну очистку палива перед подачею в насос високого тиску;
5. Насос низького тиску, подає паливо в систему, створюючи тиск 9 - 12 бар;
6. Впускний клапан, що дозує, регулює кількість палива високого тиску, що подається в насос.
7. Насос високого тиску, підвищує тиск у паливній системі до 2400 бар;
8. Гідроакумулятор, що наповнюється насосом високого тиску паливом, яке під високим тиском подається до форсунок;
9. Механічний запобіжний клапан. Захищає систему від перевищення тиску. Відкривається автоматично коли тиск досягає граничного значення 3000 бар;
10. Датчик тиску, повідомляє блок управління значеннятиску палива в гідроакумуляторі;
11. Електронна форсунка, що впорскує паливо в циліндр, коли подається керуючий сигнал від електронного блоку;
12. Поворотний колектор, який служить для повернення дизельного палива у бак. Знаходиться під впускним колектором;
Схематичне розташування елементів паливної системи XPI (Common Rail)
Тепер коли ми ознайомилися з елементами та пристроєм паливної системи дизельного двигуна XPI (Common Rail), саме час розглянути принцип її роботи.
Принцип роботи паливної системи XPI (Common Rail)
Паливо надходить на всмоктуючий фільтр (3), де з нього видаляються забруднення в 1 мікрон. Калібр фільтру 10 мікрон.
Просуваючись до насоса низького тиску (5), дизельне паливо проходить через охолоджувач електронного блоку (1), таким чином, охолоджуючи його. Далі паливо надходить у насос низького тиску (5).
Насос низького тиску (5) підвищує тиск палива до 9-12 бар та спрямовує його до насоса високого тиску (7). Однак перед попаданням у насос високого тиску дизельне паливо доочищується в напірному фільтрі (4) має калібр 3 мікрони.
Нарешті, паливо досягло насоса високого тиску (7). У насосі високого тиску тиск палива зростає і може досягати 500 – 2500 бар. Робочий тиск регулюється за допомогою кількості палива, яке впускний клапан (6) пропускає до насоса високого тиску (7). Керує дозуючим клапаном (6) електронний блок (1), постійно вимірюючи тиск палива у гідроакумуляторі (8) за допомогою датчика (10).
І так повернемось до насоса високого тиску. Паливо з насоса високого тиску (7) надходить у гідроакумулятор (8) та до форсунок (11). Завдяки цьому всефорсунки знаходяться під постійним високим тиском. Запасу палива в гідроакумуляторі завжди вистачає, незалежно від обертів двигуна. Тиск у гідроакумуляторі, як було сказано раніше, постійно вимірюється датчиком тиску (10) і коригується електронним блоком (1) за допомогою впускного клапана (6). Якщо тиск палива перевищить граничне значення 3000 бар, відкриється механічний запобіжний клапан (9) і поверне паливо назад в бак через колектор поворотний (12).
Керовані електронним імпульсом форсунки (11) подають порцію палива у циліндри двигуна. Кількість палива, що впорскується, залежить від часу відкриття і може з високою точністю бути розраховано блоком (1), так як у форсунки відсутня механічна зв'язок з розподільним валом двигуна, а тиск палива завжди прогнозовано і вимірюється датчиком (10). Це одна з відмінних рис системи XPI (Common Rail) перед існуючими раніше дизельними паливними системами.
Ще одна особливість дизельної системи XPI (Common Rail) – це багаторазове впорскування. Невелика кількість палива, що впорскується форсункою в циліндр двигуна, безпосередньо перед основним упорскуванням. Завдяки цьому знижується шум роботи двигуна. Потім відбувається основне упорскування палива в циліндри двигуна. І завершує цикл невеликий наступний упорскування, яке сприяє зниженню кількості сажі та оксидів азоту NOx.
Надлишки палива, як і традиційних паливних системах, повертаються назад у бак, через зворотний колектор (12). Якщо Ви уважно знайомилися з роботою паливної системи, то у Вас напевно виникло питання як через зворотний колектор (12) може повертатися надлишки палива з форсунок (11) з мізерним тиском та паливо із запобіжного клапана(9), яке у 1000 рази вище? Просто ці два канали розділені всередині колектора зворотного (12) однак мають загальний вихід.
Підсумовуючи хотілося виділити переваги паливної системи XPI (Common Rail):
- Момент упорскування та тривалість упорскування не залежать від положення розподільчого валу;
- Тиск упорскування можна регулювати незалежно від частоти обертання двигуна і кількості палива, що впорскується;
- Клапанний механізм став простіше через відсутність штовхачів для форсунок;
- Можливість багаторазового упорскування.
Однак розглянута паливна система дуже вимоглива до якості палива. Низької якості паливо здатне пошкодити деталі форсунки та паливного насоса. Наприклад, задаючий клапан форсунки має перебіг 47 мікрон (0.047мм). Бруд, що потрапив у нього, може призвести до зношування або заклинювання. Така сама ситуація і з насосом високого тиску. Зазор між плунжером та циліндром становить 5 мікрон (0.005мм).
Багато вузлів паливної системи тривалий час після зупинки двигуна перебувають під тиском приблизно 2000 бар, що дуже небезпечно. Тому при ремонті подібних систем важливим є дотримання техніки безпеки та розуміння принципу її роботи.