柴油機供油系統由 Common RAIL 蓄壓式噴射系統、低壓與高壓燃油管路、進氣與排氣歧管、渦輪增壓器、燃油粗濾器與細濾器、空氣濾清器、燃油箱以及增壓空氣冷卻器組成。

Common RAIL 柴油機供油系統示意圖
圖 1. 供油系統示意圖:1 — 燃油箱;2 — 燃油粗濾器;3 — 手動輸油泵;4 — 高壓燃油泵;5 — 電磁壓力調節器;6 — 燃油細濾器;7 — 高壓燃油蓄壓器;8 — 噴油器;9 — 進氣歧管;10 — 增壓空氣冷卻器;11 — 渦輪增壓器;12 — 空氣濾清器堵塞感測器;13 — 排氣歧管;14 — 汽缸蓋;15 — 預熱塞;16 — 增壓空氣溫度與壓力感測器;17 — 燃油高壓感測器;18 — 燃油溫度與壓力感測器;19 — 凸輪軸轉速感測器;20 — 空氣濾清器;21 — 消音器;22 — 燃油加熱器;23 — 限壓閥;24 — 彎管轉動螺栓;25 — 放氣塞;26 — 塞子。

Common RAIL 蓄壓式噴射系統由燃油泵、噴油器、高壓燃油蓄壓器、轉速感測器(曲軸與凸輪軸)、工作介質狀態感測器(燃油與空氣的壓力與溫度)、電磁執行機構(燃油壓力調節器、噴油器電磁閥)、電子控制單元、控制與通訊電路以及控制與診斷面板組成。

Common RAIL 控制與管理電路示意圖
圖 2. Common RAIL 控制與管理電路示意圖:1 — 曲軸轉速感測器;2 — 凸輪軸轉速感測器;3 — 燃油溫度與壓力感測器;4 — 機油溫度與壓力感測器;5 — 增壓空氣溫度與壓力感測器;6 — 燃油高壓感測器;7 — 冷卻液溫度感測器;8 — 噴油器;9 — 壓力調節器;10 — 電子控制單元;Б — 至公車車載電路。

Common RAIL 供油系統的控制與管理電路示意圖見圖 2。

柴油機供油系統總圖
圖 3. 柴油機供油系統總圖。

高壓燃油泵(ТНВД,型號 СР3.3,圖 4)用於建立燃油儲備、維持並調節燃油蓄壓器中的壓力。

СР3.3 高壓燃油泵
圖 4. СР3.3 高壓燃油泵:1 — 高壓燃油泵;2 — 輸油泵;3 — 電磁壓力調節器;4 — 來自粗濾器的燃油進油接頭;5 — 至細濾器的燃油出油接頭;6 — 來自細濾器的燃油進油接頭;7 — 至燃油蓄壓器的出油接頭;8 — 至油箱的回油接頭;9 — 驅動軸;10 — 驅動齒輪;11 — 螺母;12 — 塞子。

在高壓燃油泵殼體上固定有由軸 9 驅動的輸油泵 2 以及電磁壓力調節器 3。

高壓燃油泵示意圖
圖 5. 高壓燃油泵示意圖:1 — 高壓燃油泵殼體;2 — 帶節流孔的保護閥;3 — 驅動軸;4 — 凸輪轉子;5 — 柱塞;6 — 進油道;7 — 出油閥;8 — 壓力調節閥;9 — 鋼球;10 — 銜鐵;11 — 電磁鐵;12 — 電磁鐵接線端子;13 — 密封件;14 — 進油閥。

在高壓燃油泵殼體內,以 120° 的角度間隔徑向佈置有三個柱塞 5(圖 5),而在驅動軸 3 上安裝有凸輪轉子 4(凸輪沿轉子圓周每隔 120° 佈置)。

帶凸輪轉子的高壓燃油泵驅動軸由減速器以齒輪驅動,減速器的輸入軸通過驅動半聯軸器並經由配氣齒輪與柴油機曲軸保持運動學聯繫。

經過帶油水分離器的燃油粗濾器後的燃油,由輸油泵以 0,8–0,9 MPa 的壓力經燃油細濾器輸送至高壓燃油泵的進油接頭。

高壓燃油泵零件的潤滑與冷卻由進入高壓燃油泵的柴油完成。

在所建立的輸油壓力作用下,保護閥 2 打開燃油經進油道 6 進入柱塞上方空間的通路。

轉子上到來的凸輪使柱塞向上移動,此時進油道的進油孔被封閉,隨著柱塞繼續上升,燃油在柱塞上方空間內被壓縮。

當升高的壓力達到與高壓蓄壓器中維持的壓力相對應的水平時,出油閥 7 打開。

被壓縮的燃油進入高壓迴路。

柱塞持續供油,直至到達上死點(供油行程)。隨後壓力下降,出油閥關閉。

柱塞開始向下運動。軸每轉一圈,三個柱塞中的每一個完成一次泵油行程。

由於高壓燃油泵的供油量設計較大,因此在怠速與部分負荷時會產生多餘的壓縮燃油,這些燃油經壓力調節閥 8 與回油管路返回燃油箱。

壓力調節閥根據引擎負荷、轉速與引擎熱狀態來設定高壓蓄壓器中的壓力值。

當蓄壓器中壓力過高時,閥門打開,部分燃油從蓄壓器經回油管路返回燃油箱。

壓力調節閥通過法蘭固定在高壓燃油泵殼體上。

銜鐵 10 在閥彈簧的作用下將閥鋼球 9 壓向閥座,以隔開高壓與低壓迴路。

通電的電磁鐵 11 移動銜鐵,對鋼球施加額外的壓向閥座的力。

整個銜鐵被燃油沖洗,燃油潤滑摩擦表面並帶走多餘的熱量。

高壓燃油蓄壓器(共軌)
圖 6. 高壓燃油蓄壓器(共軌):1 — 高壓燃油蓄壓器;2 — 出油接頭;3 — 進油接頭;4 — 回油接頭;5 — 限壓閥;6 — 閥芯錐形鎖閉件;7 — 燃油壓力感測器。

高壓燃油蓄壓器(Rail)是高壓燃油的容積式儲存器(圖 6)。

同時,蓄壓器可平滑由高壓燃油泵脈動供油以及噴油器噴射期間工作所產生的壓力波動,這是由於來自高壓燃油泵與經噴油器消耗的燃油劑量壓力脈衝不同步,以及蓄壓器中燃油質量過剩對進入與消耗的小劑量燃油脈衝起到阻尼作用所致。

蓄壓器 1 總體呈管狀,其兩端安裝有燃油壓力感測器 7 與限壓閥 5。

沿管周母線佈置有高壓燃油管路連接接頭 2、3 以及回油接頭 4。

來自高壓燃油泵的燃油經高壓管路輸送至共軌的進油接頭 3。

燃油蓄壓器通過連接至其出油接頭的高壓燃油管路與噴油器相通。

蓄壓器的容積始終充滿處於壓力下的燃油。

該壓力值維持在恆定水平,並可根據柴油機運行參數由閥 8(圖 5)調節。

限壓閥維持蓄壓器中一定的壓力值,起減壓(安全)閥的作用。

閥殼體在蓄壓器一側具有由閥芯錐形件 6 封閉的通道。

在正常工作壓力下,彈簧將錐形件緊壓在閥座上,使蓄壓器保持關閉。

當蓄壓器中的壓力值超過工作值時,錐形件在壓力作用下離開閥座,處於高壓下的燃油被排至回油管路。結果蓄壓器中的燃油壓力下降。

Common RAIL 噴油器
圖 7. 噴油器:1 — 電磁閥;2 — 控制閥;3 — 噴嘴針閥;4 — 噴嘴;5 — 接線端子。

噴油器(圖 7)用於將燃油噴入柴油機汽缸並確保所需的燃油霧化。

柴油機上採用德國 «BOSCH» 公司生產的 CRIN2 型噴油器。

所需的噴射開始時刻與供油量由噴油器電磁閥的動作來保證。

在「角度-時間」座標中的噴射開始時刻由柴油機電子控制系統設定。

電子控制單元形成噴油器控制信號是基於對曲軸轉速感測器與高壓燃油泵驅動減速器初級軸轉速感測器(圖 2 中的感測器 1 與 2)所形成信號的「讀取」,這些感測器按一定方案以協調的相互關係安裝。

噴油器工作原理圖
圖 8. 噴油器工作原理圖:1 — 燃油回油管路;2 — 電氣連接接線端子;3 — 電磁閥;4 — 高壓管路;5 — 閥鋼球;6 — 燃油排出節流孔;7 — 燃油供給節流孔;8 — 控制閥腔;9 — 控制閥活塞;10 — 至噴嘴的燃油供給通道;11 — 針閥與噴嘴。

噴油器的工作原理見圖 8。

燃油經高壓管路通過供給通道 4 輸送至噴油器噴嘴 11,同時經燃油供給節流孔 7 進入控制閥腔 8。通過可由電磁閥打開的燃油排出節流孔,該腔與回油管路 1 相連。

當節流孔 6 關閉時,從上方作用於控制閥活塞的液壓力大於從下方作用於噴嘴針閥錐面的燃油壓力。

因此,針閥被壓向噴嘴座並緊密封閉噴嘴孔。結果燃油不會進入燃燒室。

當電磁閥 3 動作時,電磁鐵銜鐵向上移動,打開節流孔 6。

相應地,控制閥腔中的壓力以及作用於控制閥活塞的液壓力均下降。

在燃油壓力對錐面的作用下,噴嘴針閥離開閥座,燃油經噴嘴孔進入汽缸燃燒室。

控制供油量是用於抬起針閥的附加燃油量,使用後被排至燃油回油管路。

除控制供油量外,還存在經噴嘴針閥與控制閥活塞導向部的燃油洩漏。

所有這些燃油均被排至回油管路,噴射系統的所有其他總成均連接至該管路,並返回燃油箱。

噴入的燃油量與電磁閥通電時間及共軌中的壓力值成正比,既不取決於引擎曲軸轉速,也不取決於高壓燃油泵的工作模式(按時間控制的噴射)。

當電磁閥斷電時,銜鐵在閥鎖閉彈簧的作用下被向下壓,閥鋼球 5 封閉節流孔。

在燃油排出節流孔被封閉後,控制閥腔中的壓力再次達到與蓄壓器中相同的值。

這一升高的壓力將控制閥活塞連同噴嘴針閥向下移動。

當針閥緊貼噴嘴座並封閉其孔時,噴射停止。

燃油粗濾器用於對燃油進行初步清除機械雜質與水分。

由於引擎的高壓燃油泵未配備用於在不含空氣的情況下填充燃油系統所需的手動輸油泵,因此濾清器的結構應包含手動輸油泵。

PreLine 270 燃油粗濾器
圖 9. «PreLine 270» 燃油粗濾器:1 — 燃油粗濾器;2 — 手動輸油泵;3 — 燃油加熱器;4 — 油水分離器;5 — 放水閥;6 — 放氣塞。

圖 9 所示為帶手動輸油泵的 «PreLine 270» 燃油粗濾器。

濾清器沉澱物的排放通過位於油水分離器 4 下部的閥 5 進行。

在環境溫度低於 –25 °C 的條件下使用柴油機時,濾清器殼體應配備進油加熱器 3。

加熱器電源電壓為 24 V,功率為 350 W。連接方式:正極與搭鐵。

加熱器自主工作,在溫度低於 +5 °C 時自動開啟與關閉。

燃油細濾器用於對燃油進行最終清潔。燃油細濾器為不可拆式。

燃油通過紙質濾芯的褶皺時,被清除機械雜質。

柴油機空氣供給系統(圖 10)由空氣濾清器、渦輪增壓器、增壓空氣冷卻器、接管、管路與固定卡箍組成。

引擎空氣供給系統
圖 10. 引擎空氣供給系統:1 — 進氣管;2 — 卡箍;3 — 管;4 — 接管;5 — 增壓空氣冷卻器;6 — 空氣濾清器;7 — 濾清器堵塞警報感測器;8 — 渦輪增壓器。

乾式空氣濾清器配備可更換的紙質濾芯,用於清潔進入汽缸的空氣。

空氣濾清器(圖 11)由殼體 5、兩個濾芯 6 與 7、蓋 4 組成。為確保密封,裝有橡膠墊。

空氣濾清器
圖 11. 空氣濾清器:1 — 密封圈;2 — 蝶形螺母;3 — 墊圈;4 — 蓋;5 — 殼體;6 — 安全濾芯;7 — 主濾芯。

小型(內部)濾芯在外層濾芯機械損壞時確保空氣的清潔。

注意!由於進氣通道失去密封而導致未經清潔的空氣被吸入引擎汽缸,會使引擎使用壽命急劇縮短。

為便於監控空氣濾清器的堵塞情況,在濾清器與渦輪增壓器之間安裝有威測器,並在儀表板上裝有警報器。

隨著濾清器的堵塞,進氣管中的真空度增大,當達到 6,5 kPa 時警報器動作,儀表板上的「空氣濾清器堵塞」指示燈亮起。

指示燈亮起時,應清潔或更換濾芯。

渦輪增壓器(圖 12)由離心式單級壓縮機與徑向向心式渦輪組成。

增壓調節通過在增壓壓力超過一定值時將部分廢氣繞過渦輪葉片旁通來實現。

渦輪增壓器
圖 12. 渦輪增壓器:1 — 轉子;2 — 渦輪殼體;3 — 軸承殼體;4 — 壓縮機殼體;5 — 執行機構;6 — 執行機構固定支架;7 — 空氣管。

可調式渦輪增壓器的渦輪殼體中內置有旁通閥。

旁通閥的槓桿通過可調連桿與執行機構相連,執行機構通過空氣管與壓縮機殼體的出氣接管相連。

在使用過程中不允許改變渦輪增壓器執行機構連桿的長度。

在使用過程中不允許拆解與維修渦輪增壓器,應在專業維修車間進行。