Общ контрол на налягането в системите Common Rail

Има няколко подхода за контрол на налягането в общата релса. Един от методите за ранен подход беше да се достави повече гориво, отколкото е необходимо на общата релса и да се използва клапан за регулиране на налягането, за да се излее излишното гориво обратно в резервоара за гориво. По-предпочитан подход е да се измерва горивото при помпата за високо налягане, за да се сведе до минимум количеството гориво под налягане в релсите. В някой системи се  използва разнообразно измерване на гориво. Някои практически изпълнения на релсите използват двата подхода със стратегията за управление в зависимост от условията на работа на двигателя. Производствените горивни системи Common Rail са оборудвани със система за контрол на високо налягане със затворен контур, която стабилизира налягането в релсите в сравнително малък предел до номиналната стойност, определена от електронния блок за управление за дадено работно състояние на двигателя. Помпата поддържа налягането в релсите, като непрекъснато доставя гориво към общата релса. Това налягане се следи от сензор за налягане, а разликата между номиналната стойност на налягането в релсите и измереното е входният сигнал за контролера. В терминологията на управлението налягането в релсите е изходът на системата, докато позицията на задвижващия механизъм, използван за регулиране на налягането в релсите, е системният вход . Съществуват редица подходи за контрол на налягането Common Rail. Един от начините е да се достави повече гориво от необходимото и да се използва регулатор за високо налягане – обикновено наричан клапан за регулиране на налягането – в веригата за високо налягане, за да се излее излишното гориво обратно в резервоара за гориво. При този подход позицията на клапана за регулиране на налягането е входът на управляващата система. Въпреки че този подход се използва изключително в някои системи за ранно впръскване на гориво, като например тези с помпи на Bosch CP1, може да се получи лоша ефективност и прекалено високи температури на връщане на гориво. Друг подход е да се измерва горивото в помпата за високо налягане, за да се гарантира, че само общото гориво, необходимо от инжекторите, се подава към общата релса. Възможни са редица подходи за измерване на помпата. Един общ подход е да се измерва горивото, подавано в помпата (входящо дозиране) с някакъв тип входящ дозиращ клапан (IMV) – понякога също се нарича просто клапан за измерване на горивото (FMV). Друг подход е да се позволи на помпата да извлече неконтролирано количество гориво и да измерва потока на изпускане на помпата (отмерване на изхода) с клапан като изпускателен дозиращ клапан (OMV). Друго средство е да се промени ефективното изместване на помпата за високо налягане. Като внимателно контролирате количеството гориво, постъпващо в помпата и избягвайки компресирането на излишното гориво до високо налягане, хидравличната ефективност на системата за впръскване на гориво може да се подобри и да се избегне генерирането на прекомерно високи температури на горивото. Трябва да се отбележи обаче, че измерването на горивото при инжекционната помпа може да не избегне необходимостта от регулатор на високо налягане.

Регулиращ клапан за налягане на горивото (FPCV)

Клапан за регулиране на налягането (PCV) за контрол на налягането в релсите може да бъде разположен в единият край на шината (PCV-външен ), или на изхода на помпата (PCV-интегриран ). PCV-външен води до по-ниски производствени разходи на помпата, но близостта на регулатора до инжекторите може да внесе допълнителни смущения в динамиката на инжектора. В интегрирания в помпата PCV , горивото задействано от контролния клапан, се присъединява към изтичащия поток от помпените камери, както и горивото, което тече в охлаждащите и смазочни вериги на помпата. Този комбиниран поток се изпуска от помпата, за да се върне в резервоара за гориво. Контролът на налягането в релсите с PCV по своята същност е бърз поради близостта на системния вход (PCV) и изхода на системата (сензор за налягане в релсите). С други думи, системата не включва забавянето в резултат на преминаване на гориво през помпата за високо налягане, както би било при някои от подходите за измерване на помпата.Повечето релсови системи сега използват клапан за регулиране на налягането. Клапанът за регулиране на налягането служи като вентил за регулиране на количеството за контрол на налягането в общата шина. Клапанът за намаляване на налягането просто позволява повече или по-малко гориво с високо налягане да попадне в системата за обратно изтичане, като по този начин увеличава или намалява налягането на горивото в релсата. Излишното гориво се връща в резервоара за гориво. Той се контролира от ECM. 

Принцип на работа на клапана за регулиране на налягането на горивото

Клапанът за регулиране на налягането използва електрически сигнал PWM за регулиране на налягането на горивото в горивната шина. Между датчика за налягане на релсата и регулатора на горивната помпа съществува верига за обратна връзка. Модулиран широчинно импулсен сигнал на постоянен ток, приложен към регулатора на налягането, определя колко гориво се подава в помпата, връща се в резервоара или входа на помпата въз основа на сигнала от сензора за налягане на релсата. Клапанът за регулиране на налягането на горивото работи при работен цикъл между 5 и 95%. По-високият процент на работен цикъл съответства на по-ниското налягане на помпата. Това означава, че ако регулаторът на налягането изгуби сигнала си, той ще работи при широко отворена или по подразбиране стойност и двигателят ще продължи да работи, въпреки че работи грубо. Оптималната стойност на налягането на впръскване се координира от ECM в зависимост от скоростта на двигателя и условията на натоварване. При някои системи за управление на двигателя регулаторът на налягането действа като сензор за температурата на горивото. Съпротивлението на бобината в регулатора е пропорционално на температурата на горивото и позволява да се изведе температурата на горивото от съпротивлението на задвижващите механизми. На DMAX за 2010 г. се използват два регулатора на налягането в горивната шина (FRPR). Първият остава разположен на инжекционната помпа. Втори регулатор е разположен отпред на лявата горивна шина и има нормално отворен соленоид. Модулирана ширина на импулса се прилага към този регулатор за контрол на количеството гориво, върнато в резервоара за гориво. Два сигнала се използват за мониторинг на горивната система OBD-II. Излишъкът на връщащия поток от инжекторите показва проблем с износени дюза на клапаните или дефектни задвижки.

Тестване на клапана за регулиране на налягането на горивото чрез осцилоскоп

Напрежение срещу ток

1. Задайте първия вход за осцилоскоп на 20 /
2. Свържете изпитвателния провод за сигнал (1: 1) на първия канал на осцилоскопа към един от клемите на клапана.
   След това свържете заземяващия проводник към  шасито.
3. Свържете AC / DC токова скоба към друг канал на осцилоскоп.
   Задайте диапазона на токовата скоба на AC / DC на ± 20A.
   Важна забележка:  Трябва да се захване само един от двата проводника, а не и двата.
   Няма значение кой проводник ще бъде закрепен с текущата скоба: положителната или отрицателната.
   Това ще се отрази само върху полярността на измерения ток.
4. Стартирайте двигателя и го оставете на празен ход.
5. Гледайте екрана на осцилоскопа. Сравнете резултата с формата на вълната на фиг.2Фиг.2Волтаж
   1. Задайте първия вход за осцилоскоп на 20 /
   2. Свържете изпитвателния провод за сигнал (1: 1) на първия канал на осцилоскопа към един от клемите на клапана.
      След това свържете заземяващия проводник към шасито.
   3. Стартирайте двигателя и го оставете на празен ход.Фиг. 3

      Възможни повреди в клапана за регулиране на налягането на горивото

      • Соленоидът е счупен
      • Липсва контролен сигнал
      • Механична повреда

      • Други проверки:

      Проверете за механично повредени части на двигателя, запалителната система или в горивната система. Ако е налице грешка в сигнала, проверете проводниците от контролния блок на двигателя до клапана за регулиране на налягането. Уверете се, че устройството за управление на двигателя (ECU) има добро захранване, където е необходимо. Активирането на регулиращия клапан за налягане на релсата означава, че намотката е снабдена с ток. Това захранва арматурната плоча и натискащият щифт притиска топката на клапана в седалката на клапана. Колкото по-силно се натисне топката на клапана в седалката на клапана, толкова по-малко гориво може да потече във връщащия поток. Връзките между  импулсният коефициент, активиращ ток, увеличаване на налягането и обемния поток могат да се видят от следната таблица:

      Дежурен цикъл	Ток на контролния сигнал	Нарастване на налягането	Обемен поток във връщащата линия
      нагоре	нагоре	нагоре	ниско
      ниско	ниско	ниско	нагоре

      Когато регулиращият клапан за налягане на релсата не е снабден с ток, клапанът се отваря. Това означава, че налягането в релсите е намалено до нула. Принципът на работа на различните версии е по същество един и същ. Версиите се различават само по дизайн по отношение на адаптирането към наляганията.

      Датчици за налягането в горивната шина

      Дизеловите двигатели с директно впръскване, както и бензиновите двигатели с директно впръскване, използват сензори за налягане, които измерват налягането на горивото в релсата. Този сензор гарантира, че цилиндрите на двигателя на вашия автомобил получават нужното количество гориво при точното налягане. Сензорът изчислява налягането и изпраща данните на ECU. Блокът за управление на двигателя получава информация за налягането на горивото от сензора за налягане на горивната шина. Тъй като устройството за управление на двигателя е централният компютър, който контролира повечето функции на автомобила , той използва тази информация, за да управлява по-добре функционалността на самия двигател и количеството гориво, което получава. Сензорът за налягане на горивото е монтиран на релсата за високо налягане както за дизеловите, така и за бензиновите системи. Сензорът за налягане на горивната шина съдържа чувствителен елемент отвътре и интегрирана електронна верига. Горивото под налягане влиза през канал в тялото на сензора към чувствителния елемент. Това преобразува налягането в електрическо напрежение, което се усилва от електрическата верига и се изпраща през електрическите контакти към Електронния контролен блок (ECU).

      1. Канал (през който горивото влиза под налягане)
      2. Тяло (съдържа чувствителния елемент и електронната верига)
      3. Електрически конектор
      • Сензорът за налягане на горивото е сензор за резистивен деформатор. Работата на този тип сензор се основава на пиезоелектрически ефект: електрическото съпротивление на проводник варира в зависимост от надлъжната механична деформация. Чувствителният елемент на сензора съдържа няколко полупроводникови филма на основата на силиций, свързани в мост. Тази архитектура също позволява компенсиране на влиянието на температурата върху сензора. Сензорът за налягане на горивната шина е активен. Трябва да се захранва от източник на напрежение, обикновено + 5V. Електрическият конектор съдържа 3 пина: заземяване, захранващо напрежение (AU) и изходно напрежение (UV).
        1. Маса
        2. Изходно напрежение
        3. Захранващо напрежение
        4. Сигналът (напрежението), генериран от сензора, в зависимост от налягането на горивото в релсата, варира между 0 и 70 mV. Вградената в сензора електронна схема оценява и преобразува този сигнал в напрежение, което варира между 0,5… 4,5 V. Диапазонът на измерване на датчика за налягане в горивната шина е в диапазона 0… 1800 (2000) bar. За да работи системата за инжектиране правилно, точността на измерване на сензора е особено важна. При средно налягане на впръскване отклонението на измереното налягане от действителната стойност не трябва да надвишава ± 2%. В зависимост от вида на инжекционната система и максималното налягане на впръскване, налягането на горивото в рампата може да бъде 280 бара на празен ход и 1800 бара при максимално натоварване. Сигналът, генериран от датчика за налягане на горивната шина, е част от затворения контур за контрол на впръскването. Когато натиснете педала за газ, електронният контролен блок изчислява количеството гориво, необходимо за получаване на желания въртящ момент на двигателя. За целта той изчислява нивото на налягане, при което трябва да бъде горивото в общата релса. Контролът на налягането се осъществява чрез клапана за налягане (регулатор) на инжекционната помпа или шината. В зависимост от сигнала, получен от сензора за налягане на горивото, ECU управлява клапана за налягане (регулатор), за да получи необходимото налягане в релсата.
           

           Технически характеристики на датчика за налягане в горивната шина

           • Диапазон на измерване [bar] -> 0… 1800
           • Размер -> M 18 x 1.5
           • Захранващо напрежение [V] -> 5 ± 0,25
           • Температурен диапазон [° C] -> – 40… + 130
           • Време за отговор [ms] -> 2
             

             Симптоми на повреден датчик за налягане на горивната шина

             1. Труден старт

             Един от първите симптоми на потенциален проблем със сензора за горивната шина е трудното стартиране . Неизправният датчик на горивната шина може да изпрати неточен сигнал до компютъра, което може да накара двигателя да изпитва трудно стартиране.

             2. Намаляване на мощността, ускорението и горивната ефективност

             Друг симптом на потенциален проблем със сензора за гориво на автомобила са проблемите с производителността на двигателя. Неизправният датчик на релсите може да наруши съотношението въздух – гориво и да накара превозното средство да има проблеми с производителността, като например намаляване на мощността , ускорението и икономията на гориво.

             3. Проверете дали светва светлината за контрол на двигателя

             Ако компютърът на двигателя открие проблем със сигнала или веригата на датчика на горивната шина, той ще включи светлината за проверка на двигателя, за да уведоми водача за проблема. Светлината на Check Engine може да се активира и от голямо разнообразие от други проблеми, така че да се сканира компютъра за кодове на неизправности е силно препоръчително.

             4.Лоша работа на двигателя

             Ако вашето превозно средство не ускори, след като стъпите на педала на газта, очевидно вашият двигател не получава достатъчно гориво. Ако изпитвате другите симптоми, тогава е логично да мислите, че сензорът ви за налягане в горивната шина се е повредил. Блокът за управление на двигателя няма да може правилно да управлява впръскването на гориво на вашия двигател, докато сензорът не бъде сменен.