Насос высокого давления

Насос высокого давления играет роль устройства сопряжения между ступенями низкого и высокого давления. В любых рабочих условиях он отвечает за предоставление надлежащего количества топлива под высоким давлением на протяжении всего срока службы автомобиля. Кроме того, данный насос обеспечивает подачу дополнительного количества топлива, необходимого для быстрого запуска и быстрого повышения давления в топливном коллекторе. Насос высокого давления непрерывно создает давление в системе, требуемое в аккумуляторе высокого давления (системе Common Rail). Это означает, что, в отличие от традиционных систем, в данной системе не нужно осуществлять специальное сжатие топлива для каждого отдельного процесса впрыска.

[pic 1]

Насос высокого давления желательно устанавливать в том же месте на дизельном двигателе, где обычно устанавливается традиционный насос распределения топлива. Насос приводится в действие двигателем (работает на половине числа оборотов двигателя, но не более 3000 об/мин) через муфту, зубчатое колесо и цепь или зубчатый ремень. Смазка насоса высокого давления осуществляется с помощью регулятора давления дизельного топлива, установленного непосредственно на насосе или на некотором расстоянии от него. Внутри насоса высокого давления для сжатия топлива используются три поршня, которые располагаются радиально под углом 120° друг к другу. Поскольку за каждый оборот выполняются три такта подачи, создаваемый крутящий момент имеет низкие максимумы, чтобы прилагаемая к приводу насоса нагрузка оставалась одинаковой. Крутящий момент равен 16 Н·м, что составляет всего 1/9 от величины крутящего момента, необходимого для приведения в действие аналогичного насоса распределения топлива. Это означает, что при использовании системы Common Rail нагрузка на привод насоса меньше, чем при применении традиционной системы впрыска. Мощность, необходимая для работы насоса, возрастает пропорционально заданной величине давления в топливном коллекторе и скорости работы насоса (количеству подаваемого топлива).

Для 2-литрового двигателя, вращающегося с номинальной скоростью, при установленном давлении 1350 бар в системе Common Rail насос высокого давления потребляет 3,8 кВт (исходя из предположения о том, что его механический КПД составляет 90 %). Причиной более высокого потребления мощности (более высокого, чем теоретически необходимо) являются подача возвратного и управляющего количеств топлива, а также слив топлива в бак через регулятор давления топлива.

[pic 2]

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Топливный насос перекачивает топливо из бака в насос высокого давления через впуск топлива и предохранительный клапан (при этом топливо проходит через фильтр с водоотделителем). Из дроссельного отверстия предохранительного клапана топливо попадает в контур смазки и охлаждения насоса высокого давления. Приводной вал с его эксцентриковыми кулачками перемещает три плунжера насоса вверх и вниз в соответствии с формой кулачков. Когда давление подачи начинает превышать давление открывания предохранительного клапана (0,5 ~ 1,5 бар), топливный насос может осуществлять подачу топлива через впускной клапан насоса высокого давления в камеру плунжерной пары, поршень насоса который перемещается вниз (такт всасывания). Впускной клапан закрывается, когда поршень насоса проходит через НМТ, и, поскольку топливо уже не в состоянии выйти из камеры плунжерной пары, может быть осуществлено его сжатие сверх давления подачи. Давление возрастает, и когда оно достигает величины давления коллектора, открывается выпускной клапан, и сжатое топливо попадает в контур высокого давления. Поршень насоса продолжает подачу топлива, пока не достигает ВМТ (такт подачи), после чего давление снижается, и выпускной клапан закрывается. Давление топлива, оставшегося в камере плунжерной пары, падает до уровня ниже давления топливного насоса, впускной клапан открывается, и начинается новый процесс перекачивания.

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПОДАЧИ ТОПЛИВА

Поскольку насос высокого давления рассчитан на большие объемы подачи, во время работы на холостом ходу и с неполной нагрузкой осуществляется подача избыточного количества топлива под высоким давлением. Это избыточное топливо возвращается в бак через регулятор давления топлива. В баке давление сжатого топлива падает, и происходит потеря энергии, которая была затрачена на сжатие топлива. Помимо ненужного подогрева топлива, это также уменьшает общий коэффициент полезного действия. В определенной степени подобное снижение КПД можно компенсировать путем выключения одной из плунжерных пар.

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Подача насоса высокого давления пропорциональна скорости его вращения. Последняя, в свою очередь, зависит от числа оборотов двигателя. Во время прикладного проектирования системы впрыска на двигателе передаточное число коробки передач определяется таким образом, чтобы, с одной стороны, объем избыточного топлива не был слишком большим, а, с другой стороны, во время работы при полностью открытой дроссельной заслонке обеспечивалось соблюдение требований к подаче топлива. Применительно к коленчатому валу возможны передаточные отношения 1:2 и 2:3.