В процессе работы инжекторной системы питания, порция топлива подмешивается в проходящий поток воздуха (или непосредственно впрыскивается в цилиндры). Но чтобы форсунки смогли впрыснуть бензин нужно, чтобы он находился под давлением. Нагнетание топлива осуществляется электробензонасосом.
При этом создаваемое внутри топливной системы давление должно находится в строго заданном диапазоне. И поддерживает его в требуемом значении регулятор давления топлива, используемый в конструкции инжекторной системы.
Места установки
На автомобилях система впрыска оснащена отдельной магистралью слива излишков бензина, которая идет от топливной рампы к бензобаку ( рециркуляция топлива). В таких инжекторах регулятор устанавливается непосредственно на топливной рампе (или подсоединяется к ней), поэтому узел быстро «реагирует» на изменение условий функционирования двигателя и корректирует давление в рампе. В такой конструкции системы питания используется РДТ механического типа.
Существует еще один вариант инжектора – без рециркуляции бензина. В этой системе «обратка» вовсе отсутствует, а регулирование осуществляется на выходе их бензонасоса. Особенность такой системы — расположение регулятора – в баке или возле него. Здесь уже используется РДТ, работа которого управляется ЭБУ – блок управления посредством датчика, установленного в рампе, отслеживает нужные параметры и корректирует путем подачи сигналов на регулятор.
Системы питания с электронными регуляторами используются реже механических из-за сложной конструкции, а соответственно, и меньшей надежности.
Расположение в конструкции автомобиля
Современный автомобиль, в котором будет установлено подобное устройство, может использовать одну из двух схем расположения регулятора:
- Магистраль системы подачи топлива оснащена обраткой. В этом случае регулятор, или клапан, будет установлен на топливной планке. На входе клапана будет закреплен рукав подачи (с одного конца вход от насоса, а с другой – вывод к форсункам), а на выходе подключается рукав обратного контура;
- Магистраль без рециркуляции. В этом случае регулятор устанавливается рядом с топливным насосом в бензобаке (часто входит в его конструкцию). Его работа регулируется либо ЭБУ, либо механизмом самого насоса. Сброс топлива производится в самом баке.
Первая схема имеет несколько недостатков. Во-первых, при разгерметизации узла бензин или дизтопливо будет выливаться в моторный отсек. Во-вторых, неиспользованное горючее без надобности нагревается и возвращается в бензобак.
Для каждой модели двигателя создается своя модификация регулятора. В некоторых авто можно использовать универсальные РДТ. Такие модели могут иметь ручную настройку и оснащаться манометром. Они могут использоваться в качестве альтернативы штатному регулятору, который установлен на рампе.
Конструкция регулятора
Устройство механического регулятора давления топлива простое. Он состоит из корпуса, который внутри поделен мембраной на две камеры. Одна из них называется топливной, вторая – камерой разрежения (или просто вакуумной). Каждая из камер штуцерами и каналами соединяется с компонентами системы. Топливная камера каналами соединяется с топливной рампой, также от нее отходит штуцер магистрали слива излишков бензина («обратки»). В камере разрежения тоже есть штуцер, который предназначен для соединения с впускным коллектором.
На мембране закреплен игольчатый клапан, седлом для которого выступает канал штуцера сливной магистрали. Этот клапан постоянно в закрытом положении, и к седлу его прижимает пружина, установленная в вакуумной камере.
Устройство и принцип работы
Регулятор давления топлива в закрытом (а) и открытом (б) положениях
Состоит топливный регулятор из следующих элементов:
- Корпус. Изготавливается из металла и отличается высокой герметичностью, необходимой для предотвращения утечки топлива и потери давления.
- Мембрана (диафрагма). Реагирует на избыточное давление и открывает сливную магистраль.
- Обратный клапан. Расположен на входе.
- Пружина. Оказывает дополнительное давление на диафрагму клапана.
- Штуцеры для крепления магистралей впуска и слива топлива.
- Уплотнители. Обеспечивают герметичность системы на входе и выходе.
Принцип работы механического регулятора объема топлива прост. Мембрана разделяет внутреннее пространство корпуса на две камеры (топливную и воздушную). В первую при помощи насоса подается топливо, которое оказывает некоторое давление на мембрану. Обратный клапан при этом препятствует возврату топлива во впускную магистраль, что позволяет создавать давление, необходимое для работы мотора.
Классическая конструкция клапана представляет собой механический узел, работа которого основана на разнице давлений. В системах типа Common Rail вместо топливного регулятора может быть использован электромагнитный клапан, управляемый ЭБУ двигателя.
С обратной стороны мембраны (во второй камере) расположена пружина, запирающая регулятор. Эта камера при помощи шланга соединена с впускным коллектором, в котором при различных режимах формируется некоторый уровень разрежения воздуха, что также воздействует на диафрагму. В момент, когда давление топлива превышает суммарное воздействие пружины и разрежения во впускном коллекторе, клапан открывается, сбрасывая часть горючего.
Таким образом, чем меньше разрежение во впускном коллекторе, тем больше давление поступающего к топливным форсункам горючего. Контрольным режимом топливного регулятора является холостой ход двигателя, когда разрежение минимально, а давление максимально.
Данные этого режима, как правило, фиксируют на внешней стороне корпуса, что упрощает процесс диагностики и ремонта системы питания двигателя. При остановке двигателя клапан полностью закрывается, что позволяет поддерживать постоянное высокое давление в топливной рейке (рампе) и упрощает повторный пуск.
Принцип работы регулятора давления топлива
Принцип работы регулятора такой: при остановленном моторе (когда насос не нагнетает топливо), пружина через мембрану прижимает клапан к седлу на сливном канале, и он находится в закрытом положении. После запуска двигателя бензонасос качает бензин в рампу, откуда он попадает и в топливную камеру РДТ. Пока давление незначительно, из-за жесткости пружины клапан остается закрытым, что обеспечит нарастание давления.
По мере нарастания напора топливо воздействует на мембрану, и как только он превышает жесткость пружины, происходит смещение мембраны в сторону камеры разрежения, которая тянет за собой и клапан. В итоге канал «обратки» приоткрывается и часть бензина уходит в слив – происходит сброс давления до уровня, при котором пружина снова клапаном закроет сливной канал. Но как уже отмечено, регулятор давления топлива «приспосабливается» под работу двигателя. И для этого используется разрежение, создаваемое во впускном коллекторе.
Камера разрежения РДТ соединяется с коллектором, поэтому возникающее разрежение передается в указанную камеру. Влияние разрежения на функционирование регулятора рассмотрим на двух примерах:
- Двигатель функционирует на холостом ходу. При этом режиме не требуется большой запас бензина в рампе, поскольку расход на холостом ходу минимален, а значит, и не нужно повышенное давление. При ХХ заслонка дросселя находится в закрытом состоянии, и воздух за нее не подается. В итоге в коллекторе образуется нехватка воздуха — разрежение. Это разрежение, воздействуя на мембрану регулятора, создает дополнительное противодействие жесткости пружины – ее усилие снижается и для приоткрывания клапана нужен меньший напор топлива, сброс излишков происходит при нижней границе диапазона рабочего давления.
- Мотор работает под максимальной нагрузкой. Расход топлива на этом режиме высокий и требует увеличенное давление в рампе, по сути – его запас, чтобы хватило для нормальной работы мотора. При таком условии работы заслонка дросселя открыта и воздух беспрепятственно проходит во впускной коллектор из-за чего разрежение отсутствует. А поскольку нет разряжения, то не возникает дополнительного противодействия пружине. Для ее сжатия используется только напор топлива. В результате сброс происходит на верхней границе диапазона, что обеспечивает необходимый запас бензина в рампе.
Устройство
Конструкцию регуляторов в классическом исполнении состоит из таких деталей:
- Прочный металлический корпус (должен обладать идеальной герметичностью, так как он сталкивается с изменением напора топлива);
- Внутренняя часть корпуса делится на две полости диафрагмой;
- Чтобы закачанное в рампу топливо задерживалось в ней, в корпусе установлен обратный клапан;
- Под диафрагмой (в той части, где нет топлива) установлена жесткая пружина. Этот элемент подбирается производителем в соответствии с модификацией топливной системы;
- На корпусе сделаны три штуцера: два для подсоединения подачи (вход в регулятор и выход к форсункам), а другой – обратки;
- Уплотнительные элементы для герметизации топливной системы высокого давления.
