"Паливна апаратура акумуляторного типу почала застосовуватися на головних суднових дизелях з 1910 р і найбільш широко використовувалася в 50-і роки.
Пристрій і конструкція форсунок common rail
Паливо в форсунку common rail подається через вхідний штуцер високого тиску (4) і далі в канал (10) і камеру гідрокерування (8) через жиклер (7). Камера гідрокерування з'єднується з лінією повернення палива (1) через жиклер камери гідрокерування 6, який відкривається електромагнітним клапаном.
При закритому жиклері (6) сили гідравлічного тиску, прикладені до керуючого плунжеру (9), перевершують сили тиску, прикладені до заплічок голки (11) форсунки. В результаті голка сідає на сідло і закриває прохід палива під високим тиском в камеру згоряння.
При подачі пускового сигналу на електромагнітний клапан жиклер (6) відкривається, тиск в камері гідрокерування падає, і в результаті сила гідравлічного тиску на керуючий плунжер також зменшується. Оскільки сила гідравлічного тиску на керуючий плунжер виявляється менше сили, що діє на заплечик голки форсунки, остання відкривається, і паливо через соплові отвори впорскується в камеру згоряння. Таке непряме управління голкою форсунки, що використовує систему мультиплікатора, дозволяє забезпечити дуже швидкий підйом голки, що неможливо зробити шляхом прямого впливу електромагнітного клапана. Так звана "керуюча доза" палива, необхідна для підйому голки форсунки, є додатковою по відношенню до дійсного кількості палива, що впорскується, тому це паливо прямує назад, в лінію повернення палива через жиклер камери гідрокерування.
Крім "керуючої дози" в лінію повернення палива і далі в паливний бак також виходять витоку через напрямні голки форсунки. До колектора лінії повернення палива також приєднуються запобіжний клапан (обмежувач тиску) акумулятора і редукційний клапан ТНВД.
Мал. Форсунка common rail. a - форсунка закрита, b - форсунка відкрита (впорскування); 1 - повернення палива, 2 - електричні висновки, 3 - електромагнітний клапан, 4 - вхід палива з акумулятора, 5 - кульковий клапан, 6 - жиклер камери гідрокерування, 7 - "живить" жиклер, 8 - камера гідрокерування, 9 - керуючий плунжер, 10 - канал до розпилювача, 11 - голка форсунки.
Робота форсунки common rail
Робота форсунки може бути розділена на чотири робочих стадії при працюючому двигуні і створенні високого тиску ТНВД:
- Форсунка закрита з доданим високим тиском;
- Форсунка відкривається (початок уприскування); -
- Форсунка повністю відкрита; -
- Форсунка закривається (кінець уприскування).
Ці робочі стадії є результатом дії сил, прикладених до деталей форсунки. При зупиненому двигуні і відсутності тиску в акумуляторі форсунка закрита під дією пружини.
При закритій форсунці живлення на електромагнітний клапан не подається (рис. A). При закритому жиклері камери гідрокерування пружина якоря притискає кульку до сідла, високий тиск, що подається в камеру і до розпилювача форсунки з акумулятора, збільшується. Таким чином, високий тиск, що діє на торець керуючого плунжера, разом із зусиллям пружини тримають форсунку закритою, долаючи сили тиску в камері розпилювача.
Перед початком процесу упорскування, ще при закритій форсунці, на електромагнітний клапан подається великий струм, що забезпечує швидкий підйом кулькового клапана (рис. B). Кульковий клапан відкриває жиклер камери гідрокерування і, оскільки тепер електромагнітна сила перевершує силу пружини якоря, клапан залишається відкритим, і практично одночасно сила струму, що подається на обмотку електромагнітного клапана, зменшується до струму, необхідного для утримування якоря. Це можливо тому, що повітряний зазор для електромагнітного потоку тепер зменшується. При відкритому жиклері паливо може випливати з камери гідрокерування в верхню порожнину і далі по лінії повернення палива в бак. Тиск в камері гідрокерування зменшується, порушується баланс тисків, і тиск в камері розпилювача, що дорівнює тиску в акумуляторі, виявляється вище тиску в камері гідрокерування. В результаті сила тиску, що діє на торець керуючого плунжера зменшується, голка форсунки піднімається, і починається процес вприскування палива.
Швидкість підйому голки форсунки common rail визначається різницею витрат через жиклер і соплові отвори. Керуючий плунжер досягає верхнього упору, де залишається, підтримуваний "буферним" шаром палива, що утворюється в результаті зазначеної вище різниці витрат через жиклер і соплові отвори. Голка форсунки тепер повністю відкрита, і паливо впорскується в камеру згоряння під тиском, практично рівним тиску в акумуляторі. Розподіл сил в форсунки подібно розподілу в фазі відкриття.
Форсунка закривається (кінець уприскування)
Як тільки припиняється подача харчування на електромагнітний клапан, пружина якоря переміщує його вниз, і кульковий клапан закривається. Якір складається з двох частин, тому, хоча тарілка якоря переміщається вниз заплечиком, вона може надавати протидію поворотною пружиною, що зменшує напруги на якір і кулька.
Закриття жиклера призводить до підвищення тиску в камері гідрокерування при вступі до неї палива через "живить" жиклер (7). Це тиск, що дорівнює тиску в акумуляторі, діє на торець керуючого плунжера, і сила тиску разом з силою пружини долають силу тиску, що діє на заплечик голки форсунки, яка закривається.
Швидкість посадки голки форсунки на сідло, тобто швидкість закриття форсунки, визначається витратою через "живить" жиклер. Впорскування палива припиняється, як тільки голка форсунки сідає на сідло.