Система HEUI – впрыск XXI века по-американски

А. Виноградов, по материалам Caterpillar, иллюстрации Caterpillar

Когда говорят «развитое государство», то обычно подразумевают, что эта страна имеет могучую промышленность, и не задумываются о том, что вместе с экономической мощью государство получило немалый комплекс экологических проблем. Потому-то в этих самых «развитых странах» главным двигателем прогресса становится не столько конкуренция, сколько экологическое законодательство. А оно с каждым годом становится все суровее и суровее, ибо как ни крути, а дышать-то надо...

Добиться соответствия постепенно ужесточающимся экологическим нормам вроде бы несложно. Достаточно ограничить максимальную подачу топлива опрелеленным пределом, более низким, чем предел дымности. При этом потеряется часть мощности и незначительно ухудшится экономичность, но до поры до времени такие потери можно компенсировать за счет турбонаддува. Именно таким путем сегодня идут российские моторостроители, добившиеся соответствия своей продукции нормам Euro-1.

Но США и Западная Европа – не Россия, и там нужно выдерживать конкуренцию с очень сильными соперниками, да и Euro-1 для них уже пройденный этап. Значит, моторы будущего должны быть не только экологически чище предшественников, но при этом еще и мощнее, и экономичнее. А этого можно добиться, если повышать точность работы системы топливоподачи при одновременном улучшении смесеобразования за счет лучшего распыла топлива и применения сложных алгоритмов впрыска. И тогда не страшны не только нормы Euro-3, но даже и Euro-4.

Перечисленные условия означают, что давление впрыска должно превышать 1000 кгс/см2, управление им требуется электронное, а от механического привода плунжеров следует отказаться. Система Common Rail – это одно из возможных решений, ориентированное на сравнительно небольшие и быстроходные дизели легковых автомобилей и небольших грузовиков. Другое решение предлагает фирма Caterpillar, традиционно выпускающая более тяжелые двигатели.

«Дисплей водителя» информирует о работе мотора и машины в целом

Созданная Caterpillar система впрыска топлива получила название HEUI (произносится как «хъюи»), или если полностью, то Hydraulically actuated Electronikally controlled Unit Ingection, что можно перевести как «Устройство впрыска с гидроприводом и электронным управлением». Она родилась, поскольку возникла угроза потери конкурентоспособности для самого маленького и самого популярного двигателя компании – шестилитрового 3116B.

В противоположность европейцам, искавшим принципиально новые пути, американские инженеры постарались максимально использовать возможности уже существующих систем. Они не стали полностью отказываться от насос-форсунок, но оснастили их гидроприводом. Теперь вместо кулачка работает масло из системы смазки двигателя, подаваемое по специальной магистрали под давлением более 230 кгс/см2 (3 300 фунтов на кв. дюйм). Оно действует на масляный плунжер, перемещающий плунжер топливный, который благодаря меньшему диаметру создает высокое давление впрыска – более 1400 кгс/см2 (20 000 фунтов на кв. дюйм).

Насос-форсунка с гидроприводом и электромагнитным управлением – главный элемент HEUI
Насос-форсунка с гидроприводом и электромагнитным управлением – главный элемент HEUI
Насос-форсунка с гидроприводом и электромагнитным управлением – главный элемент HEUI

Электромагнитный клапан, управляющий впрыском, перекочевал из топливного канала в масляный. При этом он находится под традиционным для гидросистем давлением, что положительно сказалось на его работе. Теперь могут быть реализованы практически любые заданные алгоритмы впрыска.

Давление в масляной магистрали намного превышает рабочее для системы смазки и создается специальным насосом. Он выполнен в виде навесного агрегата и подает к насос-форсункам также и топливо под давлением, близким к давлению масла. Вместе с насос-форсунками этот узел составляет механическую основу системы.

Сравнение характеристик традиционной системы впрыска и HEUI

Контроль за давлением в масляной магистрали осуществляется с помощью электромагнитного клапана электронным блоком. Блок управляет также работой насос-форсунок и задает закон впрыска, который в системе HEUI двухэтапный. Сначала производится «пилотный впрыск» небольшой дозы горючего. Благодаря этому сгорание основной порции топлива проходит лучше.

Электромагнитные клапаны насос-форсунок и масляной магистрали высокого давления – это те устройства, с помощью которых электронный блок и управляет всей работой двигателя. Чтобы делать это должным образом, он учитывает целый ряд параметров: частоту вращения коленчатого вала, температуру наддувного воздуха и охлаждающей жидкости, положение педали «газа».

Однако возможности блока управления намного шире. Он получает информацию от спидометра и тахометра, спид-сенсора автомобиля, датчиков в трансмиссии и тормозной системе. Все получаемые данные хранятся в памяти. Поэтому с помощью компьютера можно легко настраивать систему топливоподачи. Вдобавок с помощью блока управления руководители фирмы могут контролировать работу машины и ее оператора. Таким образом, хорошо защищенный от вмешательства «ябедник» уже встроен в двигатель и нет нужды оплачивать специальное устройство.

Благодаря HEUI давление впрыска не зависит от числа оборотов двигателя. HEUI наделяет мотор хорошей экономичностью при отличных экологических показателях, обеспечивает легкий запуск на морозе и в жару, отсутствие белого дыма в выхлопе и хорошую работу в горных условиях.

Внешняя скоростная характеристика двигателя Caterpillar 3126 демонстрирует завидную «тяговитость»

Caterpillar выпускает систему с 1992 года. В качестве стандартного оборудования ее ставят на самый совершенный и наиболее технически насыщенный двигатель компании – 3126В. Но может ею комплектоваться и хорошо известный россиянам 3116В. Благодаря HEUI шестилитровый мотор приобрел буквально «второе дыхание» и снимать его с производства фирма пока не собирается. Впрочем эту систему можно встретить не только на машинах с маркой «CAT». Она устанавливается на дизелях автомобилей Isuzu, а также Ford (с двигателями Navistar International).

В сравнении с Common Rail система HEUI выглядит более сложной. Действительно, она имеет не одну, а целых две «общих магистрали» – масляную и топливную, связанные между собой насос-форсунками с гидроприводом. Для сравнительно небольших дизелей легковых автомобилей такая система выглядит громоздкой. Однако не будем забывать, что на более тяжелых моторах подвижные части форсунок крупнее, а потому добиться хорошего быстродействия электромагнитной форсунки для Common Rail очень сложно. И сегодня еще нет уверенности, что европейская система сможет конкурировать с американской в этой сфере.

Сейчас каждая из систем впрыска XXI века занимает собственную нишу. Впрочем HEUI уже устанавливается на легковые автомобили Isuzu. Так что в следующем тысячелетии конкуренция между этими двумя подходами неизбежно обострится.

[b]Cхема системы HEUI:[/b] 1 – гидронасос; 2 – система смазки двигателя; 3 – насос-форсунки; 4 – электромагнитный клапан упарвления давлением в масляной магистрали высокого давления; 5 – топливная магистраль высокого давления; 6 – топливный фильтр; 7 – топливный бак; 8 – клапан поддерживания давления в топливной магистрали; 9 – датчик частоты вращения и момента впрыска ; 10 –электронный блок управления; 11 – датчик давления наддува; 12 – датчик положения педали «газа»; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – интерфейс; 15 – реле горного тормоза (в системе выпуска); 16 – датчик температуры всасываемого воздуха; 17 – трансмиссионное реле; 18 – спид-сенсор машины; 19 – реле подогрева всасываемого воздуха; 20 – контрольные лампы; 21 – спидометр и тахометр; 22 – датчик атмосферного давления; 23 – включатели специальных режимов; 24 – концевые выключатели («нейтраль», стояночный тормоз)
УЗЛЫ, АГРЕГАТЫ, КОМПОНЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТ Двигатель Caterpillar
А. Виноградов Основные Средства 02'1999 19 сентября 2016

Комментарии (5)

balashov_1968@list.ru
На практике эта система работает надежно до определённого ресурса, который не дотягивает ни до комон-рэйл, ни до обычной насос-форсунки. Двигатель работает мягко, ровно, экономичный, но приходит время, обычно не подходящее, и он просто не заводится.
22 июля 2013 – 23:52 Ответить
Роман
Когда приходит такое время, что он просто не заводится, делаем следующие: вскрываем крышку клапанов, отсоединяем фишку на насосе активации, садим кого-то на ключ зажигания и пробуем запускать ДВС, внимательно смотрим под каждую форсунку в то место, где форсунка входит в гбц, заведомо протеревши головку вокруг каждой форсунки. Вы увидите под какой либо из форсунок течь масла, это говорит о том что жопа кольцу под форсункой, соотвецтвенно прорыв кольца не дает создаваться нужному давлению масла - нет нужного давления, нет нажатия на плунжер. Только по этой причине он берет и не заводится вот так сразу!!!
8 июля 2016 – 12:58 Ответить
Кот
Ребята это одна из причин. Насос Heui это реально жопа !
19 октября 2016 – 22:09 Ответить
Санёк
Одно слово ЖОПА!!!
8 августа 2016 – 05:54 Ответить
Сергей
а с какого это вы опыта так рассуждаете? ваша машина прошла больше ста тысяч миль? тогда возьмите и поменяйте масляный насос и будет счастье.
23 октября 2016 – 10:53 Ответить
Компании
ООО «ИнСпецТехника» (812) 309-260-97, 309-26-12 www.ist-holding.ru
TII Group (495) 665-63-72 www.tii-group.com