Общая информация системы питания DIESELMAX JCB 3CX / 4CX с 2010 года

1. Общая информация

Общая информация

Топливная система играет центральную роль в производительности и эффективности двигателя, распределяя точное количество топлива в каждый цилиндр в нужное время. Топливо отбирается из бака топливоподкачивающим насосом с приводом от двигателя через водоотделитель. Уловитель отделяет воду, содержащуюся в топливе, до того, как оно пройдет через топливоподкачивающий насос.

Топливо сжимается под низким давлением топливоподкачивающим насосом и проходит через топливный фильтр на пути к впускному отверстию топливного насоса высокого давления. Крайне важна эффективная фильтрация и обеззараживание топлива. Топливный насос высокого давления может быть поврежден и не он подлежит ремонту из-за загрязненного топлива.

Топливный насос высокого давления роторного типа и приводится в действие двигателем. Насос подает топливо под высоким давлением к топливным форсункам. Топливо под высоким давлением подается “импульсами”, рассчитанными в правильную точку цикла сгорания для каждого цилиндра.

Когда топливные форсунки получают импульс топлива под высоким давлением, они впрыскивают распыленное топливо в камеру сгорания.

Когда давление топлива в форсунках падает, форсунка закрывается, и оставшееся топливо стекает обратно в топливный бак через возвратные топливопроводы.

Некоторое количество топлива постоянно проходит через топливный насос высокого давления для обеспечения внутренней смазки и охлаждения. Это топливо стекает обратно в бак через отводные топливопроводы.

1. Топливный бак.
2. Водоотделитель (отстойник).
3. Топливоподкачивающий насос.
4. Топливный фильтр.
5. Топливный насос высокого давления (FIP).
6. Топливные форсунки (распылители).

Фильтр предварительной очистки / водоотделитель, топливоподкачивающий насос и топливный фильтр

Фильтр предварительной очистки / водоотделитель

Фильтр предварительной очистки / водоотделитель предназначен для отделения воды и грязи от топлива с помощью специального химически обработанного бумажного фильтрующего элемента. Чаша, установленная на дне уловителя, собирает воду, удаленную из топлива. Чаша оснащена электрическим датчиком, который определяет, когда уровень воды превышает заданный уровень. Датчик позволяет использовать подходящее устройство сигнализации/индикатора. Воду можно слить с помощью сливного винта/крана, установленного в основании чаши.

Очень важно регулярно опорожнять водоотделитель. Воду необходимо слить немедленно, если датчик подает сигнал тревоги.

Топливоподкачивающий насос

Топливоподкачивающий насос диафрагменного типа с приводом от распределительного вала двигателя. Насос всасывает топливо из бака, через водоотделитель, прокачивает его через фильтр и в топливный насос высокого давления.

Насос оснащен рычагом подкачки топлива, управляемым вручную, для облегчения прокачки топлива после технического обслуживания.

Состояние А – Накачка:

Когда распределительный вал вращается, кулачок вала нажимает на приводной штифт. Штифт в свою очередь приводит в действие рычаг насоса, толкая диафрагму и сжимая пружину. При движении диафрагмы топливо в камере насоса создает давление, выталкивая шарик (2f) из седла и сжимая пружину (2g). Топливо вытекает из камеры насоса через выпускное отверстие. В то же время давление топлива и пружина (2j) прижимают шарик (2k) к седлу, предотвращая вытекание топлива обратно через впускное отверстие.

Состояние В – Подъем:

Когда распределительный вал вращается дальше, кулачок отходит от приводного штифта. Пружина давит на диафрагму, вызывая падение давления в камере насоса. При этом шарик (2k) притягивается к седлу сжимающей пружины (2j), и топливо всасывается в камеру насоса через впускное отверстие. В то же время шарик (2f) втягивается на свое седло при помощи пружины (2g), предотвращающей вытекание топлива обратно через выпускное отверстие.

Топливный фильтр

Топливный фильтр состоит из бумажного элемента (3а), сложенного таким образом, чтобы получить очень большую площадь поверхности. Топливо закачивается в фильтр и проходит через бумажный элемент, где задерживаются частицы грязи или капли воды. Встроенный отстойник в нижней части фильтра позволяет сливать воду с помощью винта/крана.

Самое главное, чтобы топливный фильтр менялся регулярно в соответствии с графиком обслуживания машины. Использовать только оригинальные сменные фильтры JCB.

1. Фильтр предварительной очистки/водоотделитель. 1а. Чаша. 1b. Сливной винт/кран. 1c. Датчик уровня воды.
2. Топливоподкачивающий насос. 2a. Кулачок. 2b. Приводной штифт. 2c. Рычаг насоса. 2d. Диафрагма. 2e. Пружина. 2f. Шарик выпускного обратного клапана. 2g. Пружина выпускного обратного клапана. 2h. Выпускное отверстие. 2j. Пружина впускного обратного клапана. 2k. Шарик впускного обратного клапана. 2m. Впускное отверстие.
3. Топливный фильтр. 3a. Фильтрующий элемент. 3b. Отстойник. 3c. Сливной винт/кран.

Топливный насос высокого давления

Впрыск

Задача топливного насоса высокого давления заключается в подаче точного количества топлива в цилиндр точно в нужное время в соответствии с требуемой мощностью. Топливо впрыскивается в цилиндр под очень высоким давлением (до 600 бар). Насос изготовлен с точными допусками, поэтому важно, чтобы в насос не попадала грязь или вода. Не менее важным для производительности насоса является использование дизельного топлива надлежащего качества.

Вращение ведущего вала топливного насоса высокого давления в два раза меньше вращения коленчатого вала двигателя.

Топливный насос высокого давления относится к роторному типу и основной принцип его работы следующий:

Топливо из подкачивающего насоса поступает в насос высокого давления через впускное отверстие под низким давлением (1). Затем топливо поступает во встроенный перекачивающий насос лопастного типа. Перекачивающий насос повышает давление топлива до заданного значения. Давление топлива контролируется встроенным предохранительным клапаном.

Топливо поступает через внутренние каналы к дозирующему клапану, который контролирует количество топлива, поступающего в систему высокого давления через тягу управления и механический регулятор (работу регулятора см. в соответствующем подразделе ниже).

Состояние А – зарядка:

Когда ведущий вал насоса вращается, внутренние отверстия совмещаются, и дозированное топливо “заряжает” камеру (8) между двумя плунжерами.

Состояние В – впрыск:

Поскольку вал насоса продолжает вращаться, плунжеры сжимаются вместе выступами кулачкового кольца, создавая давление на топливо в камере (8). Поскольку топливо находится под давлением, внутренние каналы совмещаются, позволяя топливу под высоким давлением выходить из насоса через одно из четырех выпускных отверстий для топлива под высоким давлением (11) к форсунке.

Этот цикл повторяется один раз для каждого цилиндра за один оборот насоса.

А. Состояние топливного насоса – зарядка. В. Состояние топливного насоса – впрыск.

1. Впускное отверстие для топлива низкого давления.
2. Встроенный перекачивающий насос.
3. Встроенный предохранительный клапан перекачивающего насоса.
4. Дозирующий клапан.
5. Тяга управления.
6. Встроенный механический регулятор.
7. Ведущий вал насоса (с приводом от двигателя).
8. Загрузочная камера.
9. Плунжер.
10. Кулачковое кольцо.
11. Выходные отверстия для топлива высокого давления.

Регулятор

Насос оснащен механическим регулятором. Он работает совместно с механизмом дроссельной заслонки для управления частотой вращения двигателя. Регулятор также ограничивает максимальную скорость двигателя.

Регулятор состоит из ряда грузов, расположенных вокруг вращающегося вала насоса.

Состояние А – увеличение оборотов двигателя:

По мере увеличения скорости вращения насоса грузики выталкиваются наружу под действием центробежной силы, перемещая тягу (3), соединенную с дозирующим клапаном. Тяга (3) поворачивает дозирующий клапан, уменьшая подачу топлива и тем самым снижая частоту вращения двигателя.

Состояние В – уменьшение оборотов двигателя:

По мере снижения частоты вращения двигателя уменьшение центробежной силы приводит к падению грузиков регулятора во внутрь. Тяга (3) поворачивает дозирующий клапан для увеличения подачи топлива и, таким образом, увеличения частоты вращения двигателя.

Регулятор управления дозирующим клапаном является точным, что позволяет точно контролировать частоту вращения двигателя. Степень контроля такова, что двигатель поддерживает практически постоянную скорость.

Точка, в которой регулятор воздействует на дозирующий клапан, определяется положением дроссельной заслонки. Поэтому, когда оператор устанавливает дроссельную заслонку на требуемую скорость двигателя, регулятор поддерживает выбранную скорость.

Соединения дозирующего клапана, дроссельной заслонки и тяг регулятора осуществляется через тяги и пружины, расположенные в корпусе (5).

А. Состояние регулятора – увеличение оборотов двигателя. В. Состояние регулятора – уменьшение оборотов двигателя.

1. Ведущий вал насоса (с приводом от двигателя).
2. Грузики встроенного регулятора.
3. Тяга регулятора.
4. Дозирующий клапан.
5. Корпус тяги управления и тяги регулятора.

Особенности топливного насоса высокого давления Delphi DP210 / DP310

Топливный насос включает в себя несколько усовершенствованных конструктивных особенностей, помогающих улучшить производительность двигателя и в то же время соответствовать действующим нормам выбросов.

Усовершенствованный холодный запуск — показан буквой A:

Изменяя угловое положение кулачкового кольца (1а), можно изменить момент впрыска топлива. Это полезно для облегчения холодного запуска и достигается гидравлическим путем за счет давления топлива.

Когда охлаждающая жидкость двигателя холодная, электрический переключатель (1e) замыкается, подавая питание на электромагнитный клапан холодного опережения (1b). Плунжер электромагнитного клапана поднимается со своего седла, позволяя давлению топлива воздействовать на поршень опережения (1d), перемещая кулачковое кольцо в положение опережения. Электромагнитный клапан холодного опережения обесточивается, чтобы вернуть кулачковое кольцо в рабочее положение.

Гидравлическое опережение при легкой нагрузке:

Выгодно изменять момент впрыска, когда двигатель работает с небольшой нагрузкой. Клапан (2a) опережения легкой нагрузки использует давление топлива для обнаружения условий малой нагрузки, которое воздействует на поршень (1d) опережения, изменяя момент впрыска аналогично опережению холодного запуска.

Переменная подача топлива — показана буквой B:

Для дальнейшего повышения мощности двигателя и контроля выбросов “кривая” впрыска топлива может изменяться в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя.

“Кривая” впрыска контролируется формой кулачков на кулачковом кольце (1a). Кулачки определяют точную продолжительность и характеристики давления каждого впрыска топлива. Поскольку одна форма или профиль кулачка никогда не будет идеальной для всех условий работы двигателя, профиль меняют с помощью спиральных пластин (3а). Эти пластины перемещаются радиально, чтобы изменить профиль кулачка и, следовательно, перемещение роликов и плунжеров топливного насоса высокого давления. Спиральные пластины активируются положением регулятора, блока компенсатора крутящего момента (3b) и регулятора турбонаддува (если он установлен).

Компенсатор крутящего момента (3b) перемещает спиральные пластины в соответствии с давлением топлива.

Запорный клапан:

Запорный клапан (4a) изолирует компенсатор крутящего момента и системы опережения впрыска топлива до тех пор, пока двигатель не запустится, гарантируя, что насос остается в оптимальном состоянии для запуска двигателя.

Соленоид электрического отключения (ESOS):

Соленоид ESOS (5a) обесточивается, чтобы перекрыть подачу топлива к топливному насосу высокого давления и тем самым заглушить двигатель. Чтобы двигатель запустился и работал, на соленоид должно быть постоянно подано напряжение.

Управление турбонаддувом (только двигатели с турбонаддувом):

Топливные насосы высокого давления на двигателях с турбонаддувом оснащены диафрагмой наддува (6а). Диафрагма имеет вакуумный патрубок (6b) от впускного коллектора двигателя. По мере повышения давления наддува турбокомпрессора диафрагма наддува воздействует на клапан дозирования топлива, увеличивая подачу топлива в двигатель. Также имеется соединение со спиральными пластинами (3a) для изменения “кривой” впрыска для достижения максимальной производительности двигателя.

1. 1a. Кулачковое кольцо. 1b. Электромагнитный клапан холодного опережения. 1c. Блок опережения. 1d. Поршень опережения. 1е. Переключатель холодного запуска.
2. 2а. Клапан опережения при легкой нагрузке.
3. 3а. Спиральные пластины. 3b. Компенсатор крутящего момента.
4. 4а. Запорный клапан.
5. 5а. Соленоид электрического отключения (ESOS).
6. 6а. Диафрагма турбонаддува. 6b. Вакуумный патрубок диафрагмы турбонаддува.

Топливные форсунки и сгорание (рабочий ход)

Топливные форсунки

При впрыске топливо подается по топливопроводу высокого давления к многоточечной форсунке.

Игла форсунки удерживается на своем седле пружиной 3. Когда давление топлива, создаваемое топливным насосом высокого давления, становится достаточно высоким, игла выталкивается из седла, сжимая пружину. Затем топливо впрыскивается под высоким давлением в цилиндр. Высокое давление необходимо для обеспечения тщательного распыления топлива.

Когда давление топлива в топливном насосе высокого давления начинает падать, пружина защелкивает иглу обратно на свое место. Это гарантирует, что в цилиндр впрыскивается только топливо под самым высоким давлением, обеспечивая максимальное распыление. Топливо, попавшее в корпус форсунки, может стечь обратно в топливный бак через выпускное отверстие (4). Топливо в выпускном отверстии находится под низким давлением.

Топливопровод высокого давления (5) состоит из толстостенных бесшовных стальных трубок. На концах трубок имеются конические ниппели для уплотнения в уплотнительных конусах на топливном насосе высокого давления и на корпусе держателя форсунки. Важно, чтобы топливопроводы высокого давления обслуживаются и устанавливаются правильно, что обеспечивает безопасную и эффективную работу двигателя.

1. Многоточечная форсунка в сборе.
2. Игла.
3. Пружина.
4. Выпускное отверстие.
5. Топливопровод высокого давления.
6. Держатель форсунки.
7. Нагнетательный канал.
8. Насадка форсунки.
9. Прокладки регулировки давления.
10. Нажимной палец.
11. Фиксирующие штифты.
12. Промежуточный диск.
13. Гайка крепления форсунки.
14. Фильтр.
15. Накидная гайка - патрубок форсунки.

Сгорание (рабочий ход)

В двигателе используется система непосредственного впрыска. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, смешивание происходит в камере сгорания (Х), утопленной в днище поршня. Процесс смешивания начинается во время такта впуска и продолжается на протяжении всего такта сжатия. Впускное отверстие и камера сгорания тщательно спроектированы таким образом, чтобы при впрыске топливо тщательно смешивалось с воздухом. Многоточечная форсунка и высокое давление впрыска обеспечивают хорошее распределение топлива по воздуху, что способствует его смешиванию. Процесс смешивания продолжается до завершения сгорания.