ТОПЛИВНАЯ АППАРАТУРА ДИЗЕЛЕЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯТЕКСТ / ТЕКСТ/ ЛЕОНИД ГРЕХОВ, Д. Т. Н.а последние пять лет ушедшего столетия автомобильные дизели совершили рывок в своем развитии. Некогда маломощный, шумный мотор теперь вовсю конкурирует с бензиновыми собратьями, по-прежнему опережая их в экономичности. «Хорошим тоном» ныне считается использование новейших открытых камер сгорания, регулирование фаз газораспределения и длины впускных каналов. Обязателен наддув с промежуточным охлаждением, причем регулируют его не простым перепуском газов мимо турбины, а поворотом направляющих лопаток компрессора или турбины, подкруткой турбокомпрессора электродвигателем и т. п. Непременная черта современных дизелей - топливные системы нового поколения.ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ3сокое давление впрыска и электронное управление. Благодаря повышению давления улучшается распыление топлива, что способствует более быстрому и полному сгоранию. Это поясняет, почему почти 60 лет (с 1927 по 1985) максимальное давление впрыска составляло 20-50 МПа, а в последние 10 лет возросло до 200 МПа (рис. 1). Электронное управление позволяет на всех режимах работы дизеля гибко изменять характеристику, величину подачи, давление и опережение впрыска. В итоге снижаются вредные выбросы, шумность, расход топлива, улучшается пуск дизеля. Автомобиль становится более скоростным и динамичным. Топливные системы с механическими регуляторами постепенно снимают с производства. Переход на новыйРвпр, МПа 250 Рис. 1. Ужесточение экологических норм потребовало увеличить давление впрыска. А это в свою очередь простимулировало внедрение новых систем подачи топлива.уровень давления и электронное управление потребовал пересмотра традиционных конструкций. Отказались от рядных насосов высокого давления (ТНВД) с регулировочным люком, ведущих родословную от насоса серии А фирмы «Бош» 1927 года. Ближайшие его родственники теперь имеют жесткий глухой корпус, толстый вал с вогнутыми кулачками, высокие моновтулки плунжеров, могут снабжаться второй рейкой, управляющей опережением впрыска. В ряду распределительных насосов высокого давления самая популярная в мире модель «Бош-VE», ведущая историю с 1976 года, вытесняется более современными электроуправляемыми ТНВД фирм «Бош», «Лукас», «Зексель», «Станадайн».Качественный скачок дизелестроения простимулирован экологическими нормами. Например, в Европе выбросы окислов азота и твердых частиц дизелями снизились за 10 лет в 10 раз (!). В борьбе за чистоту выхлопа конструкторы столкнулись с серьезной проблемой: большинство изменений рабочего процесса дизеля снижает выбросы лишь одного из двух компонентов. Например, увеличение опережения впрыска уменьшает эмиссию частиц, но увеличивает выбросы NO x . Разрубить гордиев узел позволили вы200150100Распределительные50197519801985199019952000 ГЕНИАЛЬНОЕ - ПРОСТОЧуть подробнее - о двух наиболее современных и перспективных конструкциях. Первая - насос-форсунка с быстродействующим электроуправляемым клапаном (рис. 2). Именно с насос-форсунки «Детройт Дизель» для карьерных самосвалов началось их шествие по миру. Такие системы прижились на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Они перешагнули уровень давлений впрыска 200 МПа, позволяют осуществить двухфазный впрыск, снизив шумность работы и выбросы NO x . При всей простоте система на сегодня наиболее эффективна и пока только она позволяет выполнить перспективные требования Евро IV. Из-за особенностей компоновки сложно расположить насос-форсунку соосно цилиндру, ее обслуживание затруднено. Однако высокое качество впрыска (тонкий распыл) и возможности электронного управления обеспечивают, помимо высоких экологических свойств, очень низкий расход топлива. Автомобиль «Фольксваген-Лу-Рис 3. Индивидуальный ТНВД с быстродействующим клапаном.Рис 2. Насос-форсунки DDEC-II фирмы «Детройт Дизель Аллисон» с быстродействующим клапаном. При движении плунжера 3 электромагнит 1 закрывает клапан 2и топливо устремляется не на слив, а в распылитель 5. При отключении электромагнита клапан открывается и через канал 4 отсекается подача. Момент включения электромагнита обусловливает опережение впрыска момент выключения - величину подачи.по» с такой системой питания расходует в городском цикле 3,0 л/100 км (ЗР, 2001, № 5). Фирмами «Бош» и «Лукас» освоены ТНВД с быстродействующим клапаном управления сливом (рис. 3). Индивидуальные насосы, придя на смену блочным, позволили сделать короткий нагнетательный трубопровод. Это приблизило их по свойствам к насос-форсункам - например, по давлению впрыска (150 МПа и выше). Насосы приводятся распределительным валом, располагаются вблизи «своего» цилиндра и работают с обычными форсунками. Со-На правахрекламыPHJERDСПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ - только до 30 сентября!+четыре ведущих колеса 1Г0 = г ;+ страховка на шесть месяцев ат мбл nofl заказ во ои иА также скидки наPajero от $39 990Pajero Sport эт S29 990Pajero Pininor $21 750Дилеры MITSUBISHI MOTORS: M ocnr . Рольф-Центр (095) 785-1955 • Рольф Диамант (095) 785-1975 • Рольф-Юг (095) 788-6262 • На Таганке 792-5733 255 0707 • На Волоколэмке (095) (095) • 193-5061На Б. Серпуховской (0951 236-0122 • На Пресне (095) • На Коломенской ( 0 95 ) 116-2022 Санвт-Петербург: Карлаин Рольф (812) 320-0020 • Феникс Моторс (812) 320-0651 • ШуваловоАвто (812) 5 К6006 Вологда: Анна иК (8172) 215-327 Екатеринбург: Сити Моторс (3432! 727-000 Иваном: Риат 10932! 307-771 И Ижавтогаз (3412! 756-798 Казань: Раиф-Центр (8432! 643-204 Краснодар: Модус (8612! 251-592 Красноярск: Медведь (3912) 251 655 Набережные Челны: TTC (8552! 350-688 Нижний Новгород: Центротех 18312! 241-801 Новосибирск: Ново Моторс (3832! 233-875 Оки : Автоцентр Барс (3812! 422-236 Оренбург: Автосалон 2000 13532! 653-192 Пенза: ПензавгоГАЗсервис (84121 497-254 Пер УрапАвгоИмлорт (3422! 902-900 Петрозаводск: СТК 181' 797-000 Рооов-на-Дпиу. Модус (8632! 248-339 Самара: Самарские Автомобили (8462! 571-690 Саратов: СарМоторс (8452! 527-658 Стропиль: Модус (8552) 282-828 Срргуп Сибкар (34621 775 656 ТОЛЬЯТТИ: Ориент-Могорс (8482! 357-806 Тюмень: Спецавтоценгр Антилино (3452! 397-333 Ульяною»: Мотом (8422! 691-969 Уфа: Сити-Могорс-Уфэ (3472! 523-02? Челябниаи Psrmac ЕЮ12 948-Е1Е РОЛЬФ RENT A CAR. Москва Аренда а — 788 6886 РОЛЬФ ЛИЗИНГ, Москва (09 WWW PKJER0.RU I WWW.MTTSUBISHI-ЖИСАМПокупая Pajero, Pajero Sport или Pajero Pinin, Вы получаете страховку на 6 месяцев - БЕСПЛАТНО! ТЕХНИКАхраняются привычная простота головки цилиндров, удобство обслуживания, применимость имеющихся топливных стендов, а необходимость в механической регулировке насоса отпадает. В таких ТНВД отсутствуют выточки на плунжерах, механизмы поворота плунжеров, автоматические регуляторы. Их появление на рынке - приговор «двухреечным» насосам и, по всей видимости, традиционным рядным ТНВД. Единственный сложный элемент - клапан управления. Он должен срабатывать за 0,1 мс, не испытывать влияния гидравлических сил при огромных давлениях, иметь легкий и мощный электропривод.COMMON RAIL ХОРОШО ЗАБЫТОЕ СТАРОЕДатчик давления = Фильтр5ЩРДругие исполнительные Tin Аварийный I ограничительииГЭлектрогидравлическая форсункаустройствакVfe^L-Другие датчики Рис. 4. Схема системы «коммон рейл».Аккумуляторные топливные системы с успехом применялись в 50-е годы на двигателях морских судов. На новом техническом уровне, с применением электронного управления они появились на серийных автомобилях в 1997 году. О таких системах, названных «коммон рейл» (в осмысленном переводе - «общий аккумулятор»), журнал уже писал (ЗР, 1997, N° 8). Именно они, помимо регулирования величины и опережения подачи, умеют управлять характеристикой и давлением впрыска. На рис. 4 - схема системы «коммон рейл». Наиболее сложные, дорогие иРис. 5. Электрогидравлическая форсунка При подаче на электромагнит 1 напряже1 ния открывается миниатюрный сливной шариковый клапан 2. Давление в камере управления 3 падает, и запорная игла 6 под действием высокого дав5 пения в кармане распьшителя 7 открывается. Чем дольше она открыта, тем больше подача и мощность дизеля При отключении электромагнита клапан 2 закрывается, давление в камере управления восстанавливается через жиклер 4. Мультипликатор 5 увеличенного диаметра быстро закрывает иглу.нетрадиционные ее элементы - ТНВД и электрогидравлическая форсунка. Радиально-плунжерный насос с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера. В нем размещают также регулятор производительности и подкачивающий шестеренчатый насос. Принцип действия электрогидравлической форсунки сложнее. В отличие от бензиновых электромеханических форсунок, здесь электромагнит при давлении 135 МПа не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления (рис. 5). Сегодня «коммон рейл» реализует не только двухфазный впрыск для снижения шумности или выбросов NO x , но и трех-пятифазный. Готовятся системы с 15 короткими импульсами впрыска - так формируется наиболее желательная для каждого режима дизеля характеристика впрыска.КАЖДОМУ ЦИЛИНДРУ СВОЮ ДИЕТУУже сейчас ведущие производители заменили механические регуляторы Уатта электронными. Их характеризует гибкость управления, самодиагностика, использование резервных программ. Появились и собственные опции: питание каждого цилиндра в соответствии с его техническим состоянием и особенностями изготовления, отключение цилиндров, управление параметрами впрыска и др. Крупнейшие мировые производители выпускают весь спектр топливных систем. Какие из ныне распространенных не приживутся, а какие станут популярными? Рядные насосы уже покинули класс легковых автомобилей и вытесняются с грузовиков. Распределительные ТНВД пока остаются наиболее массовыми, но из-за большей сложности и дороговизны их роль и тем более перспективы стремительно сужаются. Самых новых и современных роторных насосов это коснулось даже в большей степени. Фирма «Бош» планирует уже к 2006 году сократить долю распределительных насосов до 15%; ранее не выпускавшиеся электроуправляемые насос-форсунки и индивидуальные ТНВД завоюют 19% всего объема, а 62% объема выпуска будет приходиться на «коммон рейл». Будущее отечественных дизелей не столь предсказуемо. На дизель ГАЗ-560 взамен «механической» чешской насос-форсунки просится новая, с электронным управлением: она даст возможность изменять опережение впрыска. Для всех транспортных дизелей применима и желательна «коммон рейл». На опытном ЗМЗ-514 она уже работает. Но зарубежные комплектующие сильно поднимут цену отечественных двигателей, а собственных готовых изделий и технологической базы нет. К сожалению, слишком медленно внедряются самые подходящие для России ТНВД с быстродействующими клапанами слива. Одно из объяснений этого в том, что потребитель не заинтересован в современных двигателях. С учетом стоимости он однозначно выбирает устаревшие. Ситуацию могли бы исправить только государственные меры по стимулированию разработки, производства и, главное, приобретения новой техники. 1»1