Регулировка давления в магистрали Rail

Следующие узлы относятся к системе Common Rail и влияют на регулировку давления в магистрали Rail:

Насос высокого давления (HDP)
Клапан регулировки давления в магистрали Rail (DRV)
Клапан регулировки количества (MRV)
Датчик давления в магистрали Rail (RDS)
Ресивер (Rail)
Трубопроводы высокого давления
Форсунки

Существенное влияние на регулировку давления в магистрали Rail, естественно, имеет также система подачи топлива высокого давления. Если регулировка давления подкачки топлива работает не безупречно, безупречная регулировка давления в магистрали Rail невозможна!

В зависимости от вариантов двигателя частично устанавливаются различные варианты узлов, см. следующую таблицу:

Двигатель	DRV	HDP	Форсунки
N47uL	DRV2U	CP4.1	электромагнитные
N47oL	DRV3.2	CP4.1	пьезо
N47TOP	DRV3.3	CP4.1H	пьезо

Принцип действия

Насос высокого давления постоянно поддерживает давление в магистрали Rail. Для получения правильного давления в магистрали Rail используются два регулятора (концепция двух регуляторов):

Клапан регулировки давления в магистрали Rail
Клапан регулировки количества

Необходимое значение давления устанавливается с помощью одного из следующих трех регуляторов в зависимости от рабочего режима:

Регулировка давления с помощью клапана регулировки давления в магистрали Rail:
Насос высокого давления постоянно подает топливо под высоким давлением в магистраль Rail. Клапан регулировки давления в магистрали высокого давления отводит излишнее количество топлива, подаваемое в магистраль, в возвратный трубопровод и, тем самым, поддерживает необходимое давление. Чем выше ток активизации, тем выше давление в магистрали Rail.
При этом клапан регулировки количества установлен на максимальную подачу.
Регулировка количества с помощью клапана регулировки количества топлива:
Клапан регулировки количества топлива пропускает со стороны низкого давления в насос высокого давления только то количество топлива, которое необходимо для создания необходимого давления в магистрали Rail. При этом цилиндр в насосе высокого давления наполняются топливом не до конца. Чем выше ток активизации, тем ниже давление в магистрали Rail.
Клапан регулировки давления в магистрали Rail при этом получает питание не соответствующее максимальному давлению. Клапан регулировки давления в магистрали Rail получает несколько большее питание, когда это необходимо для регулировки до заданного значения давления.
Регулировка CPC (Coupled Pressure Control) осуществляется за счет одновременной работы клапана регулировки давления в магистрали Rail и клапана регулировки количества:
При очень небольших количествах впрыскиваемого топлива < ок. 4 мг (на ход поршня) необходимо, чтобы DRV забирал немного топлива из системы высокого давления. Причина этого в том, что насос высокого давления не может совсем не подавать топливо. Это означает, что насос высокого давления подает топливо в систему высокого давления и при закрытом клапане регулировки количества. Это могло бы привести к слишком высокому давлению в магистрали Rail и, тем самым, к отклонению от номинального значения.

Эти виды регулировки активны в следующих рабочих точках:

При запуске двигателя всегда активна регулировка давления.
При работающем двигателе:
- При выходе за нижнюю границу 1 °C температуры охлаждающей жидкости всегда активна регулировка давления.
- При выходе за верхнюю границу 15 °C температуры охлаждающей жидкости всегда активна регулировка количества/CPC-регулировка

В зависимости от вариантов двигателя имеют место различные значения давления в магистрали Rail, см. следующую таблицу:

Двигатель	Максимальное давление в магистрали Rail
N47uL	1600 бар
N47oL	1800 бар
N47TOP	2000 бар

Контроль давления в магистрали Rail

Контроль давления в магистрали высокого давления осуществляется во время запуска и работы двигателя путем сравнения заданного и фактического значений. Датчик давления в магистрали высокого передает фактическое значение на DDE. DDE рассчитывает заданное значение в зависимости от режима работы. Если DDE распознает недопустимую разницу между фактическим и заданным значениями, в ЗУ записывается код неисправности.

Причиной недопустимого отклонения давления в магистрали Rail может быть следующее:

Воздействие внешних причин, таких как неудовлетворительная подача топлива, засорение системы возврата топлива, воздух в топливной системе
Наружная течь в узлах системы Common Rail
Клапан регулировки количества не открывается или завис
Внутренняя течь в системе Common Rail, например
- в насосе высокого давления (например, из-за износа плунжера),
- в клапане регулировки давления в магистрали Rail (отводит в возвратный трубопровод слишком мало или слишком много топлива),
- в форсунках (отводят в возвратный трубопровод слишком много топлива)

Обработка неисправностей:

Если DDE распознает недопустимое отклонение давления в магистрали Rail от заданного значения, то в качестве первой меры ограничивается количество впрыскиваемого топлива. Если после этого отклонение от заданного значения сохраняется на прежнем или незначительно меньшем уровне, двигатель останавливается при слишком низком давлении в магистрали Rail. При слишком низком давлении в магистрали Rail во время пуска двигателя пуск двигателя невозможен.

Краткое описание узлов

Насос высокого давления

Насос высокого давления CP4.1 является радиально=поршневым насосом с одним цилиндром. Вал насоса высокого давления имеет два кулачка, которые нажимают на поршень.

Насос высокого давления приводится в движение цепным приводом двигателя. Т. к. цепной привод расположен на двигателе сзади, насос высокого давления также устанавливается на двигателе сзади.

Датчик давления в магистрали Rail

Датчик давления в магистрали Rail определяет давление в магистрали Rail и служит в качестве датчика для регулировки давления в магистрали Rail и дозировки количества. Датчик давления в магистрали Rail установлен на конце магистрали.

ЭБУ DDE подает на датчик давления в магистрали Rail массу и напряжение питания 5 В.

Давление в магистрали Rail подается через отверстие в датчик на мембрану с сенсорным элементом. Деформация мембраны преобразуется сенсорным элементом в электрическое напряжение и передается на DDE. Сигнал напряжения линейно увеличивается при увеличении давления в магистрали Rail. Согласование датчика давления в магистрали Rail реализуется с помощью использования различных характеристик.

Обработка неисправностей

Если DDE распознает неисправность датчика давления в магистрали Rail, DDE выдает эквивалентное значение и ограничивает количество впрыскиваемого топлива.

Клапан регулировки давления в магистрали Rail

Клапан регулировки давления в магистрали Rail представляет собой управляемый электрическими сигналами клапан, установленный на заднем конце магистрали.

Система DDE управляет клапаном регулировки давления в магистрали Rail при активной регулировке давления с помощью сигналов различной скважности, чтобы давление в магистрали Rail соответствовало заданному значению, рассчитанному системой DDE. Определенное количество топлива подается клапаном регулировки давления в магистрали Rail в возвратный трубопровод.

В зависимости от сигналов управления, подаваемых на клапан регулировки давления, клапан пропускает большее или меньшее количество топлива со стороны избыточного давления в сливной трубопровод, в котором давление отсутствует. Чем больше топлива проходит в возвратный трубопровод, тем ниже рост давления на стороне высокого давления.

Рис. 1: Разрез DRV3.2

1	Вставной контакт	5	Отверстие для стороны высокого давления
2	Анкерная пластина	6	Шариковый клапан
3	Открывающая пружина	7	Отверстие для стороны возврата
4	Катушка электромагнита	8	Толкатель

При активизации клапана регулировки давления в магистрали Rail подается питание на катушку. При этом втягивается анкерная пластина и толкатель прижимает шар клапана к седлу. Чем сильнее прижимается шар к седлу тем меньше топлива может попасть в возвратный трубопровод.

Взаимозависимость скважности, тока активизации, нагнетания давления и объемного расхода видна из следующей таблицы:

Скважность	Ток активизации	Нагнетание давления	Объемный расход в возвратном трубопроводе
высокий	высокий	высокий	низкий
низкий	низкий	низкий	высокий

Когда клапан регулировки давления в магистрали Rail не получает питания, клапан открыт. Это означает, что давление в магистрали Rail полностью отсутствует.

Вследствие различных максимальных значений давления в магистрали Rail в вариантах двигателя N47 устанавливаются различные варианты клапана регулировки давления в магистрали Rail, см. следующую таблицу:

Двигатель	Клапан регулировки давления в магистрали Rail	Максимальное давление в магистрали Rail
N47uL	DRV2U	1600 бар
N47oL	DRV3.2	1800 бар
N47TOP	DRV3.3	2000 бар

Принцип действия вариантов клапана регулировки давления в магистрали Rail в основном одинаковый, варианты различаются лишь конструкцией для соответствующего давления.

Обработка неисправностей

Если прерывается активизация клапана регулировки давления в магистрали Rail или имеет место КЗ на массу, двигатель останавливается.

Если DDE распознает КЗ на плюс, DDE ограничивает количество впрыскиваемого топлива и переключает на регулировку количества подаваемого топлива.

Клапан регулировки количества

Клапан регулировки количества представляет собой управляемый электрическими сигналами клапан, установленный на насосе высокого давления. Система DDE управляет клапаном регулировки количества при активной регулировке количества с помощью сигналов различной скважности, чтобы давление в магистрали Rail соответствовало заданному значению, рассчитанному системой DDE.

Клапан регулирует поток топлива со стороны низкого давления на сторону высокого давления насоса и, тем самым, поддерживает необходимое давление в магистрали. Чем меньше топлива пропускает клапан регулировки количества на сторону высокого давления, тем меньше наполняется цилиндр насоса высокого давления. В результате создается меньшее давление в магистрали Rail.

Скважность, ток активизации, нагнетание давления и объемный расход через клапан находятся в следующей взаимосвязи:

Скважность	Ток активизации	Нагнетание давления	Объемный расход на стороне высокого давления
высокий	высокий	низкий	низкий
низкий	низкий	высокий	высокий

Обработка неисправностей

Если прерывается активизация клапана регулировки количества или имеет место КЗ на массу, двигатель останавливается. DDE распознает неисправность, ограничивает количество впрыскиваемого топлива и переключает на регулировку давления.

При КЗ на плюс двигатель останавливается.

Форсунки

В зависимости от вариантов двигателя используются электромагнитные или пьезофорсунки, см. следующую таблицу:

Двигатель	Форсунки
N47uL	электромагнитные
N47oL	пьезо
N47TOP	пьезо

Независимо от варианта форсунки постоянно находятся под давлением топлива, имеющим место в магистрали Rail. Только после подачи электрического управляющего сигнала от ЭБУ DDE топливо впрыскивается в камеры сгорания.

Электрический управляющий сигнал

Провода стороны высокого уровня P_MVH (электромагнитные форсунки), или P_PIH (пьезо) внутри ЭБУ DDE соединены между собой, однако, каждая форсунка имеет собственный штырь в разъеме и провод, соединяющий ее с ЭБУ DDE.

Внимание!

Если на стороне высокого уровня обнаруживается неисправность, то из-за соединенных проводов причиной неисправности может быть любой провод. В этом случае происходит отказ всех форсунок.

Поиск неисправности электромагнитных форсунок

Для полной диагностики электромагнитных форсунок имеются следующие возможности:

Электрическая диагностика: информация в ЗУ неисправностей
Электрическая диагностика: измерение сопротивления катушки
регулировка плавности хода
измерение количества возвращаемого топлива с помощью измерительного прибора

Поиск неисправности пьезофорсунок

Для полной диагностики пьезофорсунок имеются следующие возможности:

Электрическая диагностика: информация в ЗУ неисправностей
Электрическая диагностика: измерение пьезосопротивления
регулировка плавности хода

Измерение количества возвращаемого топлива в случае пьезофорсунок в настоящее время невозможно. При пьезофорсунках количество возвращаемого топлива в принципе меньше, чем при электромагнитных форсунках.

Внимание!

В случае двигателей с пьезофорсунками в возвратном топливопроводе имеет место давление подкачки топлива! Это необходимо для эксплуатации пьезофорсунок.

Указания по сервисному обслуживанию

Замена насоса высокого давления

При замене насоса высокого давления нужно обнулить коррекцию топливного электронасоса, см. соответствующую сервисную функцию.

Замена форсунок

При замене одной или нескольких форсунок нужно выполнить коррекцию количества топлива, впрыскиваемого форсунками, см. соответствующую сервисную функцию.

Замена клапана регулировки давления в магистрали Rail

При замене клапана регулировки давления в магистрали Rail нужно обнулить коррекцию клапана, см. соответствующую сервисную функцию.