13.4 Совершенствование топливной аппаратуры

Топливная экономичность дизелей во многом определяется конструкцией топливной аппаратуры (ТА) и использованием современных электронных систем управления (ЭСУ) топливоподачей. Наибольший вклад в развитие систем топливоподачи с применением ЭСУ внесли следующие ведущие зарубежные фирмы: «Bosch» (ФРГ), «Lucas CAV» (Великобритания), «Cummins» (США) и др.

Развитие конструкции ТА для высокооборотных дизелей осуществляется по следующим направлениям:

• совершенствование традиционной ТА (моноблочной и распределительного типа) с регулированием угла опережения впрыска с помощью подвижной отсечной втулки;

• создание нового поколения индивидуальных (для каждого цилиндра) малогабаритных систем топливоподачи раздельного типа (столбиковых ТНВД с коротким нагнетательным трубопроводом);

• создание нового поколения насос - форсунок;

• разработка аккумуляторных систем топливоподачи (типа Common Rail);

• создание форсунок с уменьшенными размерами и массой (карандашного типа), а также с уменьшенным подыгольным объемом (вплоть до нулевого);

• разработка двухпружинных форсунок, обеспечивающих двухфазный впрыск топлива.

13.5 Применение новых топливных систем аккумуляторного типа

Ведущие зарубежные дизелестроительные фирмы разрабатывают принци­пиально новые топливные системы аккумуляторного типа. Такие системы позволяют существенно облегчить компоновку двигателя за счет упрощения конструкции ТНВД и обеспечить гибкое управление всеми параметрами впрыска топлива. За рубежом аккумуляторная система называется Common Rail.

Примером такой системы является топливная система Common Rail, разработанная фирмами «Fiat» (Италия) и «Bosch» (ФРГ) для малолитражных ВОД. Она обеспечивает подачу топлива до 100 мм³ в диапазоне оборотов от 100 до 6000 мин"¹ при давлениях впрыска от 15 до 130 МПа, гибкое регулирование угла опережения впрыска, подачу предварительной дозы топлива и равномерность подачи топлива по цилиндрам и по отдельным циклам.

Топливная система Common Rail состоит из следующих основных элементов:

• ТНВД непрерывного или импульсного действия;

• топливный аккумулятор (общий топливный коллектор высокого давления);

• комплект электрогидравлических форсунок (по числу цилиндров) с быстродействующими электромагнитными клапанами;

• датчик давления топлива в аккумуляторе;

• топливоподкачивающий насос;

• регулятор давления топлива в аккумуляторе, изменяющий производительность ТНВД;

• электронная система управления, использующая микропроцессорные блоки и называемая обычно микроконтроллером (МК);

• датчики положения коленчатого и распредвалов, нагрузки и др.

13.6 Разделенный впрыск топлива

Актуальной становится проблема многоцелевого совершенствования тракторных дизелей, однако решение ее сдерживается трудностями нахождения компромиссных решений. Ограничение р_г сопровождается ухудшением топливной экономичности; обеспечение высокой экономичности приводит к увеличению выбросов NO_X с ОГ; увеличение литровой мощности ограничивается ростом тепловой напряженности деталей и т.д. В этой связи следует вспомнить о разделенном впрыске, особенностью которого является переход от самовоспламенения к управляемому воспламенению основной порции топлива запальной дозой, подаваемой в цилиндр с опережением и предпламенной подготовкой.

Приведенные результаты исследований свидетельствуют о том, что разделенный впрыск топлива является эффективным способом многоцелевого совершенствования дизеля, который может быть успешно реализован в отечественном дизелестроении. Реализация разделенного впрыска со значительным разнесением по углу поворота коленчатого вала моментов начала подачи запальной и основной порций топлива позволяет упростить требования к ТА. Раздельный впрыск осуществляется простыми конструктивными средствами, например, с помощью специального кулачка с двумя разновысокими выступами.