Топливная система Common Rail: устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы топливной системы Common Rail

Система впрыска Common Rail сейчас считается самой передовой технологией обеспечения подачи дизтоплива в дизельных силовых установках. Появилась она сравнительно недавно, первый автомобиль, оснащенный этой системой, выпустили в 1997 году. Но при этом Common Rail стремительно набрал популярность и практически все дизельные установки им сейчас оснащаются. Помимо указанного названия, имеется еще одно – аккумуляторная топливная система.

Особенности системы

Принцип работы системы Common Rail логичнее всего будет сравнивать с системой распределительного типа, которая использовалась на старых машинах. При распределительном типе форсунки открываются только при достижении определённого давления и единоразово подают точно отмеренную топливным насосом порцию топлива. Что касается «Коммон Рэйл», то в этом случае дизель на все форсунки подаётся от общего аккумулятора.

Задача ТНВД (топливный насос высокого давления) — нагнетать горючее под высоким (до 300 МПа) давлением на топливную раму, в то время как ЭБУ (электронный блок управления) мотора контролирует впрыск. Объём поданного горючего, время впрыска, количество впрысков за цикл — всё это регулируется временем и моментом открытия форсунок.

Устройство топливной системы Common Rail

Система Common RailФорсунки Common Rail

Особенности и принцип работы

Принцип работы топливной системы этого типа основан на разделении процессов создания высокого давления и непосредственно впрыска дизеля. Из топливного бака горючее закачивается в систему насосом низкого давления. При этом оно проходит через фильтры, где очищается от примесей и различных загрязнений. По контуру низкого давления дизтопливо поступает в ТНВД, который имеет механический привод. Он, в свою очередь, выполняет закачку топлива в рампу, где оно аккумулируется до момента впрыска. Это позволяет постоянно поддерживать нужный уровень давления, независимо от текущего режима работы двигателя.

Преимущества и недостатки

Стоит отметить, что в 2008 году такая система устанавливалась только на 24% автомобилей, а к 2019 году их количество возросло до 83%. Такая большая популярность объясняется положительными характеристиками системы:

  1. Расход горючего снижается на 15%, при этом мощность силового агрегата увеличивается на 40%.
  2. Снижение уровня шума и вибраций несмотря на то, что крутящий момент увеличился.
  3. Значительное снижение выхлопа, соответствие экологическому стандарту Евро-4.
  4. Давление для подачи горючего не зависит от скорости вращения коленвала. Благодаря этому удалось добиться стабилизации горения на холостом ходу и малых оборотах.
  5. Топливо подаётся несколькими порциями за цикл, что обеспечивает его полное сгорание.
  6. По сравнению с классической системой, конструкция «коммон рэйл» проще, а её ремонтопригодность — выше.

Однако существуют и недостатки:

  1. Если сравнивать с классическим агрегатом подачи горючего, форсунки имеют более сложную конструкцию и требуют более частой замены.
  2. Высокое требование к качеству топлива, что особенно актуально в российских реалиях.
  3. Если нарушена герметизация хотя бы одного элемента, вся система перестаёт работать.

Что представляет собой эта технология?

Common Rail — это специальная технология впрыскивания горючего, используя высокое давление. Она использует аккумуляцию топлива и применяется в двигателях дизельного типа. Со временем использования для «дизелей» непосредственного впрыска многие детали технологии перешли к таким моторам (ТНВД). Основным элементом Common Rail считается топливный аккумулятор, работающий под воздействием высокого давления.

История устройства

Первым прототипом для системы аккумуляторного впрыскивания была построенная модель Робертом Хубером в 64-м году прошлого века. В то время электроника ещё не имела широкого развития, поэтому разработку быстро забросили. Это же случилось и с трудами инженеров Коломенского завода, которые также не получили признания.

В 1994 году компания Denso из Японии установила первую рабочую модель технологии аккумуляторного впрыскивания на грузовик серийного производства от Toyota. Через год эту технологию начали использовать и итальянцы. Уже в 1998 году рынок увидел флагман Mercedes Benz модели E220 CDI с этой системой.

Принцип действия Common Rail

Схема работы

Конструкция включает в себя следующие компоненты:

  • ТНВД;
  • топливный фильтр;
  • топливоподкачивающий насос;
  • клапан дозировки;
  • регулятор давления (контрольный клапан);
  • датчик давлений топлива в рампе;
  • аккумулятор высокого давления (топливная рейка);
  • инжекторы.

Принцип действия агрегата в следующем. Насос низкого давления подаёт горючие под невысоким давлением (2,6-7 бар) к насосу высокого давления (ТНВД), где осуществляется нагнетание давления — при прокрутке мотора оно достигает 500-600 бар. После того, как запущен силовой агрегат, давление увеличивается до 1300-2000 бар.

Датчик давления поддерживает оптимальные значения для впрыска, а регулятор возвращает излишки дизеля в магистраль обратного слива. Сам регулятор находится или в корпусе ТНВД, или в топливной рейке. Также в рейке может быть установлен клапан экстренного сброса горючего — он защитит агрегат от разрыва при возникновении ЧП. Датчик температуры, который имеется на многих топливных рамах, позволяет более точно контролировать работу устройства.

Существует вариант системы с отдельной форсункой — она применяется для повышения дозировки горючего и прожига сажевого фильтра. В других системах работа мотора в режиме прожига контролируется изменением ЭБУ количества нагнетаемого дизеля и изменением момента впрыска.

Типы форсунок

Принцип топливной системы common rail подразумевает использование одного из двух видов форсунок.

Электрогидравлические. Электромагнитные форсунки классического типа. После того, как напряжение пошло на электромагнитный клапан, происходит поднятие иглы распылителя и подача горючего. Главные плюсы конструкции — высокая степень надёжности и ремонтопригодности.

Пьезоэлектрические. Когда напряжение подаётся на пьезокристалл, он моментально расширяется. По сравнению с предыдущим вариантом, игла поднимается в три-четыре раза быстрее. Увеличение быстродействия форсунки даёт большее количество впрысков за цикл, а также позволяет точнее определить объём подаваемого горючего. К минусам относят сложность конструкции, из-за чего такая форсунка имеет меньший срок службы и её сложно отремонтировать.

Форсунки Common Rail

Основная доля рынка по производству топливных насосов высокого давления принадлежит компании Bosch, которая и является основным разработчиком системы Common Rail. Существует пять генераций ТНВД Bosch, которые применяют систему «Коммон Рэйл».

СР1. Трехплунжерный насос с подкачивающей секцией, которая находится на баке. Отсутствует клапан дозировки горючего, эту роль выполняет регулятор давления (установлен на рейке). В большинстве случаев используются электромагнитные форсунки.

СР1Н. Модернизированный вариант СР1. Подкачивающий насос заменён механической подкачивающей секцией, которая установлена в корпусе насоса. Отличительная черта — в наличии клапана регулятора объёма горючего, которое нагнетается в рейку. СР1Н способен нагнетать давление до 1600-1800 бар. Также эффективность увеличивается за счёт принудительного отключения одного из плунжеров в случае, когда не требуется большой объём топлива.

СР2. Устанавливается только на тяжёлый коммерческий автотранспорт.

СР3. Отличительная характеристика в том, что объём подаваемого горючего регулируется не в контуре ВД, а на подходе к плунжерам. Используется механическая подкачивающая секция. Электронасосы хоть и применяются, но крайне редко. Устанавливаются только пьезоэлектрические форсунки CRI 3.

СР4. Существует две модификации такого ТНВД. 4.1 с одним плунжером (давление 1800 бар) и 4.2 с двумя плунжерами (давление 2000 бар). Оба варианта оснащаются регуляторами давления и механическим отсеком низкого давления на пять бар. В основном используются пьезофорсунки, хотя есть модели с электрогидравликой.

Управление

Используя информацию от датчика положения педали газа, электронный блок управления настраивает уровень крутящего момента. Также принимаются во внимание все остальные датчики, включая датчики температуры топлива в рампе и наддува. Вся эта информация помогает ЭБУ рассчитать фактическую нагрузку на двигатель и определить, когда именно нужно дать сигнал форсунке, а также какой объём топлива за цикл должно быть подано в цилиндры.

Принцип действия

Теперь о том, как работает Common Rail. Первый контур особо рассматривать нечего. В его задачу входит очистка и подача топлива к ТНВД. Единственное, что можно отметить, так это то, что топливоподкачивающий насос может быть механическим, интегрированным в ТНВД, или же электрическим, установленным отдельно в топливную магистраль.

Принцип работы ТНВД тоже остался прежним. Имеющиеся в конструкции плунжерные пары при работе сжимают дизтопливо, из-за этого повышается давление, и выталкивают его дальше. Но если раннее, в классической системе, водитель регулировал количество дизтоплива, которое будет подвергаться сжатию, то в Common Rail такой надобности нет. В ней плунжерные пары работают со определенными порциями топлива, которые не изменяются. Единственное, на создаваемое насосом давление может повлиять блок управления, при надобности отключив плунжерную пару.

Из ТНВД дизтопливо, уже сжатое, по магистрали подается в рампу. За счет установленных на этой рампе датчика и клапана регулировки осуществляется аккумуляция (наращивание) давления до требуемых значений.

Происходит это так: насос, независимо от работы силовой установки постоянно качает топливо, за счет этого давление в магистральном трубопроводе постоянно возрастает. При этом значение давления постоянно контролируется ЭБУ благодаря датчику. Подержание его в требуемом диапазоне для того или иного режима работы силовой установки осуществляется клапаном регулировки. Если давление возрастает выше нормы, электронный блок подает сигнал на открытие этого клапана и часть топлива по сливной магистрали сбрасывается в бак, тем самым и производится регулировка.

Помимо аккумуляции давления, рампа выполняет еще одну функцию – сглаживает «толчки» дизтоплива, закачиваемого насосом и устраняет колебания давления при его падении при впрыске.

Топливо сливается не напрямую, а проходит через охладитель, поскольку при сжатии оно достаточно сильно разогревается. Что касается подогревателя, то он включен в первый контур и обеспечивает нагрев дизтоплива для повышения его текучести при сниженных температурах окружающей среды. В задачу же отсекателя входит прекращение подачи дизтоплива на ТНВД в случае возникновения нарушения в системе.

Топливная рампа посредством магистралей соединена с всеми форсунками. А далее уже при надобности происходит открытие той или иной форсунки для впрыскивания порции дизтоплива в камеру сгорания.

Особенности работы форсунок

Но форсунки в системе впрыска Common Rail функционируют не так, как на механической схеме. Если раннее их открытие осуществлялось за счет превышения определенного значения давления, то здесь этим процессом полностью управляет ЭБУ.


Электрогидравлическая форсунка

Принцип работы электрогидравлических форсунок следует рассмотреть несколько подробнее. Открытие для подачи топлива осуществляется все так же – за счет давления, но сам принцип работы несколько иной.

Суть такова: на запорной игле распылителя сделан ободок, который играет роль поршня. Топливо под давлением подается и под этот поршень, и над ним. За счет равности давления и усилия пружины игла прижата к седлу и распылитель закрыт.

Пространство над иглой объединено каналом с магистралью слива. Но в этом канале размещается электромагнитный или пьезоэлектрический клапан, который перекрывает его.

Срабатывание форсунки делается за счет подаваемого электрического сигнала с блока. Он, поступая на клапан, приводит к его открытию, при этом канал отпирается и топливо из пространства над иглой уходит в сливную магистраль. В результате появляется разница давления и дизтопливо, находящееся под иглой, преодолевая усилие пружинки, приподнимает ее, открывая отверстия распылителя – происходит впрыск. Как только сигнал с ЭБУ пропадет, давление сразу же выровняется, и форсунка закрывается.

Секрет эффективности Common Rail

Существует два главных фактора, которые обеспечивают высокую эффективность системы, это:

  1. Разделение цикловой подачи на такты.
  2. Впрыск горючего под высоким давлением.

В классических системах топливо подавалось большими порциями при низком давлении, которое редко превышало 700-800 бар. В результате дизель полностью не сгорал, что снижало эффективность двигателя. При использовании циклов, удалось поделить горючее на мелкодисперсные частицы — они активнее обогащаются кислородом и лучше сгорают. Благодаря такому принципу работы дизельного двигателя удалось повысить мощность силового агрегата без вмешательства в его конструкцию.

Цикловая подача горючего означает, что оно подаётся не одной большой порцией, а несколькими маленькими (от двух до семи). Можно выделить:

  • предварительный впрыск — увеличивает температуру камеры сгорания и подготавливает её для основной подачи горючего;
  • основной впрыск;
  • дополнительный впрыск — применяется для прожига сажевого фильтра.

Помимо экономии топлива получилось добиться уменьшения шума работы движка и снижения вибраций.

В чем секрет эффективности

Разделение цикловой подачи на такты и впрыск топлива под большим давлением – два факторы, обеспечивающие дизельным двигателям с впрыском Сommon Rail мощность, экономичность и дружелюбность к окружающей среде.

ТНВД распределительного типа с электронным управлением, не говоря уже о полностью механических насосах, подавали дизель в цилиндры большими порциями и под сравнительно малым давлением (к примеру, ТНВД Bosch VE мог выдать всего 700 бар при 2400 об/мин). Увеличение давления при распылении позволяет разбить топливо на более мелкодисперсные частицы, увеличив тем самым площадь контакта частиц дизеля с окислителем – кислородом. Чем меньше распыляемые частицы топлива, тем они быстрее нагреваются и, как следствие, эффективней сгорают. В результате мы получаем большую мощность двигателя, как так топливо сгорает практически полностью, высвобождая большее количество энергии, и меньший расход топлива. В случае с единым аккумулятором нет прямой зависимости между оборотами двигателя и давлением топлива в рампе, поэтому даже на холостых оборотах давление достаточное для качественного распыления.

Деление цикловой подачи на такты означает, что за такт впуска форсунка успевает впрыснуть топливо не один, а несколько раз (от 2 до 7 в современных системах). Различают:

  • предварительный впрыск – предназначен для поднятия температуры в камере сгорания и лучшего возгорание основного впрыска, на который и приходится большая доля дизельного топлива;
  • основной впрыск;
  • дополнительный впрыск – может быть использован для прожига сажевого фильтра.

Разделение цикловой подачи позволяет уменьшить характерный шум работы дизельного двигателя, так как давление в камере сгорания нарастает постепенно, поэтому характерный взрыв ТПВС в камере происходит мягче. Количество впрысков определяется ЭБУ и зависит от многих параметров (режима работы двигателя, нагрузки, температуры ОЖ и т.д.).

Причины и признаки поломки Common Rail

Стоит знать основные симптомы, которые говорят о неисправности системы:

  • после долгой стоянки заметно ухудшение пуска мотора;
  • мощность силового агрегата упала, что особенно заметно при большой нагрузке или попытке достичь максимальной скорости;
  • увеличился шум работы двигателя;
  • нехарактерные вибрации движка;
  • нехарактерный цвет выхлопа (черный или белый).

Основная причина неисправностей — низкое качество топлива. Обычно выходят из строя форсунки, ТНВД или насосы топливной подкачки.

  • неисправность форсунок — мотор глохнет даже при наборе скорости;
  • выход из строя датчиков или инжекторов ТНВД;
  • загрязнение насоса высокого давления;
  • подъём форсунки;
  • разгерметизация насоса или его поломка.

Недостаточно знать, как работает данная топливная система — для определения неисправности потребуется провести тщательную диагностику. Исследуется не только механическая часть устройства, но и электронная. Не рекомендуется самостоятельно пытаться отремонтировать «Коммон Рэйл» — без должных навыков и диагностического оборудования можно только навредить, после чего потребуется уже не косметический ремонт, а полная замена.

Оптимальным решением будет обратиться в специализированную автомастерскую «Дизель-Мастер» в Санкт-Петербурге. В нашем распоряжении есть всё необходимое для качественного ремонта Common Rail — штат опытных мастеров, современное оборудование и запас оригинальных запчастей. Обращайтесь! Предложим оптимальное и недорогое решение вашей проблемы. (бесплатно по России), 8 (921) 932-25-54

Что такое система впрыска Common Rail. Особенности и принцип работы

Сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива

с технологией Common Rail, для чего она нужна и как осуществляется ее функционирование

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА COMMON RAIL. ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива

с
технологией Common Rail
(
впрыск топлива под высоким давлением
),
для чего она нужна
и
как осуществляется
ее
функционирование
. Кроме того, расскажем про основные
характеристики технологии
,
каким образом работает топливный насос в системе
,
чем впрыск топлива
такого типа
отличается
от других,
на каких силовых установках
чаще
применяется
такой
механизм
и
какая польза
или
вред
автомобильному
двигателю от Common Rail
. В заключении мы поговорим, о том
какие задачи выполняет система впрыска Common Rail
в
двигателе
транспортного средства,
из каких узлов состоит
и
каковы
ее
конструкторские особенности
.

Для того, чтобы понять, как функционирует

автомобильная
система с технологией впрыска топлива под высоким давлением
(
Common Rail
), необходимо знать ее
конструкторские особенности
,
из каких элементов она состоит
, а также
какие функции
и
задачи
выполняет в той или иной
силовой установке
транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о
принципе работы
автомобильной
топливной системы Common Rail
. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими
автовладельцами
: «
Чем отличается система впрыска топлива под высоким давлением
от
классических топливных технологий
?».

Что такое система впрыска FSI. Особенности и принцип работы

Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

1. Понятие, особенности, преимущества и недостатки системы впрыска топлива Common Rail

Система Common Rail

— технология
впрыска топлива для дизельных силовых установок
.
Принцип работы
основан на
подаче топлива к форсункам
под
постоянным давлением
от общей
рампы
. Данная
технология
была впервые разработана немецкими инженерами компании
Bosch
.
Коммон Рейл
от компании
Бош
повсеместно используется на транспортных средствах таких марок, как
Volvo
,
Mersedes-Benz
и
BMW
.

Топливная система Common Rail

в переводе с английского языка означает
общую магистраль топливного механизма
транспортного средства. Такая
система
характеризуется
впрыском топлива в камеру сгорания цилиндров под высоким
атмосферным
давлением
. Благодаря
подаче топлива под давлением
в
цилиндры
обеспечивается
высокая эффективность работы силовой установки
и
сокращается расход топлива
в среднем на
10-15%
, а
мощность мотора вырастает
примерно
на 30-40%
.


Кроме увеличения мощности силовой установки
и
снижения расхода топлива
,
преимущества системы впрыскапод высоким давлением Коммон Рейл
не заканчиваются. Данная
система
отмечается
уменьшением шума при работе мотора
, при этом
крутящий момент дизельного двигателяповышается
в среднем
на 5-10 процентов
. Благодаря вышеописанным факторам,
система впрыска топлива Коммон Рейл
получила всеобщую популярность и на сегодняшний день примерно каждый 2-ой автомобиль на планете с
дизельной силовой установкой
оборудован этой технологией.


Среди недостатков системы Коммон Рейл м

ожно выделит довольно
высокие нормы по качеству
к
потребляемому дизельному топливу
. В том случае, когда в такую
топливную систему
попадают мелкие посторонние частицы в виде не растворившегося
парафина
, который содержится в
солярке
, то это может привести к
выходу из строя форсунок
управляемых
электроникой
и выполненных с высочайшей точностью. Вот поэтому в
дизельных силовых установках с системой Коммон Рейл
применение
качественного дизтоплива
является самым главным и обязательным
условием
.

2. Принцип работы системы впрыска топлива под высоким давлением

Основной принцип работы системы Коммон Рейл

состоит
на подаче топлива
, как правило,
дизельного
вида, к
форсункам от общей рампы
под
высоким давлением
.
Давление
в такой
системе впрыска
образуется, а также поддерживается в независимом от
частоты вращения коленчатого вала силовой установки
состояния. Кроме того,
на давление в топливной системе
такого типа также никакого влияния не оказывает
параметр объема впрыскиваемого горючего
в
камеры цилиндров
.

Процесс впрыскивания топлива

осуществляется
форсунками
по специальной команде
электронного блока управления
системы. В каждую
форсунку
встроены
магнитные соленоиды
, включение которых происходит все с того же
электронного блока управления системы впрыска
. Таким образом, при помощи «
умных
«
форсунок
образуется
управляемый впрыск топлива
в
камеры сгорания топливно-воздушной смеси
, расположенных в
цилиндрах двигателя
.


Для повышения эффективности функционирования системы впрыска Комон Рейл
было решено разработать и использовать специальный
узел
, который называется
аккумуляторный блок
, содержащий в своем составе
распределительный трубопровод
,
трубки подачи топлива
, а также сами
форсунки
. Электронный блок управления по заложенной в него программе передает
управляющий сигнал к форсункам
, а точнее к их
соленоидам
, которые установлены на этих деталях.

Далее соленоиды

по команде от
блока управления
производят
подачу дизтоплива в камеры сгорания
топливно-воздушной
смеси мотора
при помощи
исполнительных механизмов
в виде
форсунок
. Вся процедура происходит по
принципу разделения узла
, которое создает
высокое давление
и
элементов впрыскивания
, обеспечивающих
повышение точности управления процессом сгорания смеси
и
увеличения силы подачи
топлива.

3. Устройство и конструкторские отличия

с
истемы Common Rail
Система Коммон Рейл

по своему устройству значительно
отличается
от классических
топливных систем
, например
FSI
или
GDI
.
Система впрыска
функционирующая под
высоким давлениемCommon Rail
и
включает
в состав
3 основные узла
, такие как
:
Контур низкого давления

: включает
топливный бак
,
насос
с типом действия
подкачки топлива
,
фильтрующий элемент
и
трубопроводы
для
соединения деталей системы
.

Контур высокого давления

: он состоит из
насоса высокого давления
, который
заменяет
классический
ТНВД
с контрольно-регистрирующим
клапаном
,
рампы высокого давления с датчиком
, который контролирует в ней
рабочее давление
,
форсунок с соленоидами
, а также
соединительных шлангов
с
трубопроводами
. Справочно отметим, что
рампа высокого давления
представляет из себя длинную трубу с поперечно установленными
штуцерами
для
соединения с форсунками
и исполнен в виде
двухслойного
элемента.

Специальные датчики системы

: располагаются по всей
топливной системе
для
контроля
,
регистрации
и
направления
собранной информация на
электронный блок
. В
системе Коммон Рейл
насчитывается около десятка таких
датчиков
.


Блок электронного
типа
системы Коммон Рейл
получает определенные
электрические сигналы
от таких
датчиков
, как:
положения коленчатого вала
,
положения распределительного вала
,
перемещения педали газового акселератора
,
давления наддува
, а также
температуры атмосферного воздуха
,
температуры антифриза
,
массового расхода воздуха
и
давления горючей смеси
.
Электронный блок управления системы Коммон Рейл
на основе предоставленных ему
сигналов
и
информации
от всевозможных
датчиков
анализирует, а потом
вычисляет нужное количество подаваемой горючей смеси
в
камеры цилиндров двигателя
.

После вычисления

данных,
блок управления
подает команду о
начале впрыска
необходимого
количества топлива
на такие
исполнительные элементы
, как
форсунки
.
Включение форсунок
производится через полученные
сигналы
на
соленоиды
. Кроме того,
блок управления
определяет
продолжительность открытия форсунок
,
корректирует показатели впрыска
, а также
производит управление работой
всей
системы
в целом.


Контур низкого давления системы

обеспечивает при помощи специального
насоса
,
засасывание
и
подкачивание топлива из бензобака
автомобиля, далее происходит
пропускание горючего через фильтрующий элемент
, в котором
оседают ненужные загрязнения
в виде
парафина
, а затем осуществляется
доставка отфильтрованной смеси
к
контуру с высоким
рабочим
давлением
.


При поступлении топлива в контур с высоким рабочим давлением

,
насос
направляет
горючую смесь
в
аккумуляторный блок
, где оно находится под
давлением
в диапазоне
от 120-140 МегаПаскаль
при помощи
контрольного клапана
. В том случае, если данный
клапан
открывается по распоряжению
электронного блока
, то далее топливо от
насоса
по
сливному трубопроводу
направляется в
бензобак
. Заметим, что каждая
форсунка соединяется
специальными
отдельными трубками высокого давления
с
аккумуляторным блоком
.
Внутри
самой
форсунки
, как говорили ранее
располагается управляющий соленоид
, он же
клапан электромагнитного типа
.


Далее по цепочке, после получения электрического сигнала

от
электронного блока управления системы Коммон Рейл
,
форсунка
осуществляет
впрыскивание горючего
в определенный
цилиндр силовой установки
.
Продолжительность впрыска топлива
производится до тех пор, пока
соленоид форсунки
не выключится по команде поступившей от все того же
электронного блока управления
, который в свою очередь
вычисляет
и
определяет
момент
начала впрыска
,
количество горючего
,
получая информацию
от разных
датчиков
и
анализируя полученные показатели
при помощи специального
программного обеспечения
,
заложенного в память процессора
или
компьютера
на заводе изготовителе.


Помимо всего прочего, электронный блок управления

также систематически производит постоянный
контроль работоспособности
всей
системы Коммон Рейл
. Так как в
аккумуляторном блоке
,
горючее
находится на стабильно
высоком показателе давления
, то это дает возможность
впрыска малых
и
четко размеренных порций топлива
. Кроме того, в современных
системах Коммон Рейл
появилась
функция подачи предварительной части горючего
перед
основным впрыском
. Эта возможность обеспечила
улучшенный процесс сгорания
топливно-воздушной
смеси
в
камерах цилиндров двигателя
автомобиля.

Видео обзор: «Что такое Common Rail. Принцип работы, строение и особенности»

В заключении отметим, что благодаря высокоточному электронному управлению

и
оптимальному давлению
в
системе впрыска топлива Коммон Рейл
, в
силовой установке сгорание горючего
осуществляется с
максимальной эффективностью
, что обеспечивает
комфортную работу мотора
автомобиля, так как на каждом из
режимов силовой установки
достигаются
оптимальные показатели
. Благодаря этим факторам,
сокращается расход топлива
и происходит
снижение токсичности отработанных газов выхлопной системы
транспортного средства. Таким образом,
топливная система впрыска горючего под высоким давлениемCommon Rail
обеспечила развитие целого поколения
дизельных двигателей
, потому что обладает неисчерпаемым
потенциалом
. Так как
экологические нормы по токсичности
ежегодно
увеличиваются
, то это в первую очередь способствует дальнейшему бурному
развитию топливных систем
по
технологии Коммон Рейл
.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

В Е Р С И Я Д Л Я П Е Ч А Т И:

Ч И Т А Й Т Е Т А К Ж Е:

    > > >Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы
    > > >Что такое система впрыска FSI. Особенности и принцип работы
    > > >Что такое топливный насос. Понятие и принцип работы
    > > >Что такое круиз-контроль. Понятие и принцип работы
    > > >Автоматическая коробка передач. Принцип работы

Р Е К Л А М А:

  • АВТОМОБИЛИ/CARS
  • ДЕВАЙСЫ/DEVICES
  • КОМПЬЮТЕРЫ/COMPUTERS
  • ИГРЫ/GAMES
  • ФОТОШОП/PHOTOSHOP
  • ЗАРАБОТОК/EARNINGS
  • ВСЕ О КОФЕ/ALL ABOUT COFFEE
  • ВСЕ О ЧАЕ/ALL ABOUT TEA
  • ПРОДУКТЫ/STORE
  • УБОРКА В ДОМЕ/HOUSE CLEANING
  • ПОРЯДОК В ДОМЕ/ORDER HOUSE
  • СТИРКА И ГЛАЖКА/WASH&IRON

Каждый кулик хвалит свое болото

В рекламных буклетах каждый производитель хвалит свой продукт, как лучшее решение. Как Вы уже догадались, на практике у многих из них часто выявляется целый ряд недостатков. Простейшую конструкцию имеют электромагнитные форсунки Bosch. Ремонт немецких форсунок не сложен. Delphi хотел пойти дальше и разработал для своих электромагнитных форсунок гораздо более сложную систему управления. В результате его продукт оказался наиболее чувствительным к качеству топлива и, к сожалению, не слишком долговечным. Среди электромагнитных форсунок наиболее надежными считаются Denso, но есть сложности с доступностью запасных частей для ремонта. Наиболее сбалансированными считаются пьезоэлектрические форсунки конструкции Бош и Сименс (Континенталь), а также отчасти Denso. Форсунки похожи друг на друга, как в техническом плане, так в плане надежности. Из этой группы выбивается только Delphi, пьезофорсунки которого на протяжении всего времени слыли менее выносливыми.

Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.

Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.

Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.
Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.

О том, с какой тщательностью специалисты доводили рабочий процесс дизеля, говорит его малошумность. Так, предварительный впрыск перед основной дозой ощутимо смягчил воспламенение смеси — одно это сделало дизели CR молчаливее предшественников. Есть в дизелях CR и «послевпрыск». Его роль служебная — очищать сажевый фильтр. Дополнительная порция топлива, не сгорая в цилиндрах, поступает в фильтр и разогревает его до температур, при которых сажа полностью выжигается.

Режим HP3

Режим DENSO HP3 является еще одним этапом в формировании концепции COMMON RAIL, которая появилась в 2001 году. ТНВД данной системы содержит новое устройство, которое включает в себя приводную ось с наличием эксцентрика, подвижную втулку и 2 плунжера, измеритель температурного режима горючего, SCV вентиль и подающий насос с соотношением оборотов к мотору 1/1 либо 1/2. Равноудаленно снизу и сверху по отношению к пружинной втулке расположены 2 малогабаритных плунжера. Объем сдавливаемого горючего отслеживается вентилем SCV так же, как и в режиме НР2. Вентиль SCV бывает 2 видов: открывающий (в закрытом положении горючее стекает в обратку) и закрывающий (стекание в обратку неосуществимо при нехватке электрического давления на вентиль SCV). Режим Diesel Particulate NPx Reduction (DPNR) оснащен особым амортизатором, механически перекрывающим течение горючего при появлении его утечки через насос. Способ и правила действия подающего насоса схожи с режимом НР0 роторного вида, который включает в себя 2 зубчатых шестерни с наличием смещенной середины для закачивания горючего из резервуара. Вентиль-регулятор предупреждает увеличение давления автоматического насоса выше установленного значения и подает часть горючего к началу насоса малого давления при помощи спирали.

Что не сделать в гараже

«Обследовать» систему можно с помощью специального диагностического компьютера по параметрам давления и так называемой «коррекции форсунок». Еще один простой способ – определение величины перелива. Так же возможно снятие форсунок для осмотра или проверки на стенде. К сожалении, в некоторых случаях изъять форсунку невозможно — прикипает.

ДИАГНОСТИРУЕМ

Есть минимум оборудования, без которого приступать к работе неразумно. Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов. Особых дизельных сканеров нет, есть универсальные, то есть для широкого круга автомобилей, либо дилерские — на определенную марку. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен осциллограф. Но он дорог, выгоднее купить сканер с дополнительной функцией осциллографа.

Давление топлива проверяют манометрами. Низкое — механическим, со шкалой до 10 бар, а высокое — специальным прибором с переходниками и диапазоном не ниже 2000 бар. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, нужен свой набор.

Алгоритм поиска неисправности зависит от характера отказа. Если двигатель не заводится (электронные блокировки и забытые секретки не в счет), проверяем целостность привода ГРМ. Если стартер вращает коленвал с усилием, это неплохо для владельца, а если без сопротивления, порадуются ремонтники: работа предстоит дорогостоящая. Ведь дизельные двигатели «втыковые» — при разрушении привода ГРМ поршни гнут клапаны, а дальше как повезет.

Конструкция

Конструктивно топливная система двигателя Common Rail является контуром высокого давления, который представляет собой сложный комплекс из нескольких взаимосвязанных узлов.

ТНВД. Этот агрегат предназначен для нагнетания давления в горючем. Так как в дизельном двигателе обороты коленвала регулируются не дроссельной заслонкой, а объемом подаваемого топлива, то ТНВД является одним из наиболее важных элементов в конструкции силового агрегата.

Клапан и регулятор. Клапан предназначен для дозирования порции горючего, поступающего к насосу и конструктивно представляет собой деталь ТНВД. Регулятор давления размещается в топливной магистрали и управляет работой силовой установки в зависимости от нагрузки на нее.

Рампа. Эта деталь обладает широким функционалом и выполняет роль аккумулятора горючего, а также распределяет его по форсункам и смягчает перепады давления в жидкости.

Форсунки. В отличие от бензиновых аналогов, конструкция данного типа распылителей рассчитана на значительно более высокое давление. Помимо этого, форсунки Common Rail управляют объемом топлива, которое поступает непосредственно в цилиндр. В современных двигателях используются два типа распылителей:

  • Электрогидравлические. В конструкциях данного типа подача топлива осуществляется работой электромагнитного клапана.
  • Пьезофорсунки. В конструкциях данного типа дозированием горючего управляют специальные кристаллы, на порядок повышающие скорость отклика на управляющие сигналы.

Как работает?

Работа системой впрыска контролируется системой управления дизелем. В последнюю входят исполнительные механизмы, датчики и ЭБУ. Учитываются все параметры – положение педали газа, температура охлаждающей жидкости, количество подаваемого воздуха и даже состав выхлопных газов (лямбда-зонд). Что касается исполнительных механизмов, ими и являются вышеперечисленные форсунки, рампа, ТНВД, регулятор и клапаны.

Итак, как действует данная система? На основании сигналов, что воспринимают контролирующие датчики, системой формируется нужное количество топлива. Оно подается через дозирующий клапан. Горючее попадет в насос, а затем под давлением идет на рампу. Нужное давление в ней удерживается специальным регулятором. В определенный момент от ЭБУ поступает сигнал на форсунки, и те осуществляют открытие каналов на определённый промежуток времени. В зависимости от режима работы двигателя, количество топлива и давление может автоматически меняться системой на основании данных из кислородного датчика. Однако разбег должен быть небольшим. Существенные отклонения говорят о неисправностях с системой «Коммон Рейл».

Поколения «Коммон Рейл»

Стоит отметить, что первое поколение системы появилось в 1999-м году. Она выдавала давление в 145 МПа. Через два года появилось следующее поколение системы (160 МПа). Common Rail 3 разработано в 2005-м году. На данный момент автомобили оснащаются системой «Коммон Рейл» четвертого поколения. Форсунки работают под давлением 220 МПа. Почему такое внимание уделяется давлению? Чем выше данный показатель, тем больше горючего впрыскивается в цилиндр. Соответственно, за определенный промежуток времени реализуется больше мощности, возрастает КПД двигателя.

Форсунки

Стоит отметить, что таковые устанавливаются как на бензиновые (инжектор), так и на дизельные двигатели. Однако их главное отличие – это давление, которое они создают. В нашем случае форсунка «Коммон Рейл» еще и управляет количеством топлива, что подается непосредственно в цилиндр. Элемент связан непосредственно с рампой. На данный момент используется два вида форсунок:

  • Пьезофорсунки («Бош»).
  • Электрогидравлические (основной ).

В последнем случае подача топлива производится за счет работы электромагнитного клапана.

common rail что это

В пьезофорсунках за это отвечают специальные кристаллы. Скорость работы таких элементов на порядок выше, поэтому они более распространены. Однако ремонт Common Rail (форсунок) произвести своими руками невозможно из-за сложности конструкции и точных настроек. Поэтому все работы по обслуживанию системы осуществляются только на специализированных СТО. Это и есть главный недостаток таких автомобилей.

Преимущества системы CommonRail

1 Данная система позволяет осуществлять впрыск не одной непрерывной дозой, а по частям, т.е. впрыскивается сначала небольшая порция для образования очага горения, а потом основная доза. Такой подход существенно смягчает работу дизеля и приближает такой двигатель по уровню вибрации и шуму к бензиновому.

2 Так как система CR является полностью электронно управляемой это позволяет существенно снизить токсичность выхлопных газов и оптимизировать управление крутящим моментом. Это возможно за счет управления параметрами впрыска (угол впрыска и форма характеристики давления впрыска) и управлением рециркуляцией.

3 CR имеет развитую систему самодиагностики что существенно облегчает поиск неисправностей.

4 Мощность затрачиваемая на привод ТНВД составляет 16Н/м что примерно в 10раз меньше чем потребляет насос обычного дизеля.

Диагностика дизелей с системой CommonRail

Для того чтобы точно определить в чем именно заключается неисправность надо принимать во внимание и оценивать состояние трех взаимосвязанных частей:

1 Состояние механических узлов двигателя (турбина,цилиндропоршневая часть дизеля, правильность установки фаз ГРМ).

2 Электронная система управления двинателем (исправность датчиков, проводки)

3 Гидравлическая часть (система топливоподачи, ТНВД, форсунки)

Если проверять подряд все названные компоненты это займет очень много времени. Чтобы ускорить поиск возможных отклонений блок управления снабжен функцией мониторинга исправности датчиков и исполнительных механизмов. При обнаружении блоком отклонений в показании, каких либо датчиков в оперативной памяти прописывается ошибка (каким образом блок выявляет отклонения в показаниях от правдоподобных мы описывали в другой статье). В зависимости от значимости ошибки впрыскивание топлива продолжается или двигатель останавливается. С помощью сканера в меню параметры можно посмотреть реальные показания и реакцию датчиков на различные возмущения. Важной особенностью CR является то что каждая форсунка управляется индивидуально т.е. на каждой форсунке прописываются свои коэффициенты топливо-коррекции по которым можно судить об состоянии каждого цилиндра и соответствующей форсунки.

В качестве примера приведем данные сканирования некоторых параметров в системе CR на холостом ходе.

Частота вращения коленвала750об/мин
Температура охлаждающей жидкости88гр.С
Положение педали подачи топлива0%
Предписанное давление в аккумуляторе высокого давления261 бар
Реальное давление264 бар
Цикловая подача одной форсунки13.8МЕ
Скважность управляющего сигнала электромагнитного клапана рег.давления16%
Коррекция равномерности работы двигателя
Для цилиндра 1-3.35
Для цилиндра 30.00
Для цилиндра 42.58
Для цилиндра 20.65

Коррекция предназначена для компенсации отклонений по цилиндрам в механике двигателя и гидравлике системы впрыска топлива, возникающих при серийном производстве. Неравномерность определяется с помощью датчика оборотов. Если какой-то цилиндр отличается более чем на 30% от заданного значения, это считается не нормальным и блок управление пытается выправить положение изменением топливоподачи. Если мы обнаружили значительную топливо-коррекцию в каком то цилиндре, это может быть связано или с низкой компрессией в цилиндре (прогар клапана например)или неисправностью форсунки.

При неисправностях, которые не выводят систему из строя, блок управления ограничивает топливоподачу. К таким дефектам относятся неисправности датчиков температуры, слишком низкое давление наддува, неполадки с замером расхода воздуха, или выход из строя датчика положения педали газа.

Из соображений безопасности система останавливает двигатель при следующих условиях:

  • Выходит из строя форсунка или сильно падает давление в аккомуляторе
  • Превышение давление топлива в рампе выше МАХ (порядка 1500бар)
  • Выход из строя электромагнитного клапана регулирования давления

Двигатель невозможно завести при неработающих датчиках оборотов и положения распредвала.

сканер

На основании вышесказанного диагностику желательно начинать с подключения сканера, чтобы определить возможные направления поиска и потому что это наименее трудоемкая операция.

Для проверки гидравлической части методы электронной самодиагностики обычно непригодны.

Неисправности, требующие диагностики при помощи гидравлических тестеров:

1 Невозможность запуска двигателя, или двигатель глохнет после запуска

※ рекомендуется провести тест баланса мощности по цилиндрам при помощи сканера (для систем Бош), или провести поочередную проверку инжекторов отключая их по очереди (для системы Делфай)

2 Если имеются неисправности, отличающиеся от описанных выше, например, вибрация двигателя, выброс черного/белого дыма при запуске или на холостом ходу.

Проблема может заключаться в разности количества топлива, проходящего через каждый инжектор.

Процедура диагностики в зависимости от симптома

1) Двигатель не заводится

Тест линии низкого давления Тест обратки инжектора (Статический)

Тест линии высокого давления

2) Двигатель не заводится

Тест линии низкого давления Тест обратки инжектора (Динамический)

Тест линии высокого давления

Тест линии низкого давления

При тесте линии низкого давления замеряется разряжение на линии всасывания (если топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа) или давление (если ТПН электрический). Таким образом можно выявить поломку ТПН, загрязнение фильтров или повреждение топливоподающих трубок.

Тест обратки инжектора (статический).

В этом испытании электрические разъемы форсунок разъединяются, разъем клапана регулировки высокого давления тоже разъединяется. К датчику давления топлива на рампе подключается прибор для измерения давления. Таким образом при проворачивании коленвала в рампе создается высокое давление при отключенных (неуправляемых) форсунках. Если при этом обратки форсунок подключить к мерным мензуркам можно выявить неисправность клапанов управления форсунками (при количестве топлива в обратке 0-200мл клапан исправен). При данном тесте оценивается также давление которое создается в рампе (1000-1800бар норма)

Тест обратки инжекторов динамический

При этом тесте на обратки инжекторов также устанавливаются мерные мензурки, как и в предыдущем тесте. После этого двигатель заводится и он работает три минуты на холостом ходе и две минуты на оборотах 2500-3000об/мин. Инжектор у которого показания в три раза отклоняются от нормы подлежит замене.

Тест обратки инжекторов динамический

Тест линии высокого давления

Проводится с целью выяснить, насколько большое давление может создавать насос высокого давления. Для проведения теста инжекторы отключаются от рампы и присоединительные штуцера рампы глушатся заглушками. К регулятору давления топлива подключается прибор который блокирует слив топлива в обратку. Далее двигатель вращается стартером в течении 5-6 сек. И при этом производится замер высокого давления. Нормальное давление для системы Bosch 1000-1500 бар. Если давление ниже нормы то причиной может быть ТНВД, регулятор давления или датчик давления топлива для выяснения кто же конкретно проверяем дальше.

Тест линии высокого давления

Тест регулятора давления топлива

Для его проведения повторяем схему предыдущего опыта, только к обратке регулятора соединяем мерную мензурку. Вращаем стартером двигатель в течении 5 сек и замечаем количество топлива вытекающего с обратки, оно не должно превышать 10 сс

Тест регулятора давления топлива

Здесь мы описали процедуру диагностики в той ее части, что отличает дизель CR от других дизелей.

Проверка механической части дизеля является одинаковой, как и у других дизелей. Обычно она заключается в проверке компрессии и пневмоплотности (для оценки состояния ЦПГ), проверке количества и давления картерных газов (что влияет на расход масла у турбированных моторов), проверке состояния турбины (проверяется износ подшипников и работа регулятора давления надувочного воздуха), и фазы установки ГРМ.

Комплект для ремонта форсунок.

Комплект для ремонта форсунок.

Комплект для ремонта форсунок.
Комплект для ремонта форсунок.

Уже в режиме прокрутки коленвала стартером ТНВД создает пусковое давление 350–400 бар. На минимальных оборотах холостого хода — до 500–600 бар, а при максимальной нагрузке — до 1300–1500 бар. Есть насосы с давлением и до 2000 бар. Его величину задает регулятор, расположенный на корпусе ТНВД либо на рампе и подчиненный электронному блоку управления двигателем. Выдавая команды, ЭБУ опирается на сигналы датчика давления в рампе.

По трубкам высокого давления топливо подается к форсункам, открывающимся под действием электрического сигнала. Есть два варианта конструкции — электромагнитная либо с пьезоэлементом. Первая поначалу не отличалась быстродействием, что и вынудило конструкторов искать альтернативу. В пьезофорсунке напряжение подается на пьезокристалл, который мгновенно расширяется. Золотник сжимает пружину, игла форсунки открывает путь топливу — и оно впрыскивается в камеру сгорания. Впрочем, конструкторы продолжают совершенствовать и электромагнитные устройства, — на современных двигателях успешно работают оба варианта.

Чьи форсунки можно отремонтировать?

С точки зрения возможности ремонта наиболее предпочтительны турбодизели с классическим впрыском Common Rail компании Bosch. С восстановлением форсунок этого типа способны справиться практически все специализированные центры. Но конечный результат зависит от усердия и честности мастера. Электромагнитные форсунки Delphi также поддаются ремонту, но требуют замены наконечника и кодировки форсунки после ремонта. Это увеличивает стоимость ремонта, но без кодировки двигатель будет работать с перебоями. Электромагнитные форсунки Denso одни из самых долговечных, но ремонт возможен лишь при наличии запасных частей. А вот с этим как раз не все хорошо.

Пьезофорсунки Delphi и Bosch считаются неремонтопригодными. В случае с Siemens (Continental) появились наконечники впрыска, позволяющие изменять размер, что позволяет восстановить работоспособность форсунки. Однако, это касается лишь некоторых моделей с двигателями PSA 2.0 HDI 16V. Различные модификации данного турбодизеля применяются в автомобилях Ford Mondeo IV, Focus, Galaxy, S-Max и Volvo S40, S60.

ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.

ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.

ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.
ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.

Изношенные форсунки разумно менять комплектом. Разброс цен очень велик: в зависимости от модели и фирмы-производителя, стоят они от 8 тыс. до 25 тыс. руб. за штуку. Характеристики каждой новой форсунки необходимо записать в память блока управления двигателем, ибо нет двух форсунок с одинаковой производительностью. Разная же не только плохо отражается на равномерности работы двигателя и его динамических нагрузках, но и ухудшает характеристики автомобиля. Хотя в каждом ЭБУ присутствует динамическая адаптация (постоянная корректировка цикловой подачи топлива для равномерной работы мотора), нужно помнить, что она не может подменить кодировку, если последнюю, например, забыли записать.

Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. А владелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Эти проблемы наиболее сложны, ибо требуют оценки точности измерения расхода воздуха или работы наддува, эффективности работы рециркуляции, системы выпуска отработавших газов, включая сажевый фильтр (DPF) и нейтрализатор. Впрочем, ныне эти технологии отлично освоены мастерами диагностики.

за помощь в подготовке материала.

Изучаем Common Rail: всё путем

Режим HP4

Режим насоса повышенного давления вида DENSO HP4 возник в 2004 году для использования на дизельных моторах коммерческих транспортных средств. Устройство ТНВД схоже с НР3, и конфигурация насоса идентична. Главное присутствие вида НР4 — в применении 3 плунжеров, которые размещены под углом 120 ° друг к другу возле двигающейся втулки. Производительность насоса усилена в 1,5 раз в сравнении с НР3. Особенности действия насоса такие же, как и у НР3, однако, подвижная втулка треугольная, она перемещается не вниз-вверх, а по кругу, постепенно налегая на отдельный плунжер. Роторный насос малого давления пропускает горючее через вентиль учета на SCV вентиль, который отмеряет необходимый объем горючего к плунжерам. Поле сжимания горючее поступает в рампу через пропускной вентиль. Вентиль SCV таким же образом регулируется предупреждением скважности.

Вывод

Популярность и широкое распространение Common Rail объясняется очевидными преимуществами системы перед любыми альтернативными вариантами. Большая часть достоинств уже была озвучена выше, однако, для большей наглядности целесообразно еще раз обратить на них внимание. Итак, наиболее важными плюсами рассматриваемой системы выступают:

  • высокий КПД двигателя, который достигается за счет более эффективного сжигания топлива;
  • существенное (до 15%) сокращение расхода горючего;
  • еще более серьезное (до 40%) увеличение мощности двигателя;
  • снижение показателей токсичности выхлопных газов, что позволяет двигателю полностью соответствовать современным экологическим стандартам.

Сочетание настолько впечатляющих характеристик выступает лучшим и весьма наглядным объяснением того, что практически все дизельные двигатели оснащаются сегодня Common Rail. Более того, возможности технологии далеко не исчерпаны, что позволяет надеяться на дальнейшее совершенствование системы.

РЕМОНТИРУЕМ

Восстановление работоспособности насоса по силам лишь специализированной мастерской — с квалифицированным персоналом и диагностическим оборудованием. Стоимость ремонта — от 7 тыс. руб., дальше зависит от сложности. При некоторых повреждениях разумнее купить новый ТНВД. Обычная цена, около 30 тыс. руб., шокирует прижимистого дизелиста, оттого в ходу отремонтированные или восстановленные изделия.

Дизель CR с большим пробегом часто невозможно пустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Утечка топлива через ее клапан не позволяет давлению в рампе подняться до пусковых значений. Для проверки давления при пуске есть специальный диагностический набор. В него входят контрольный манометр, датчик давления, трубки для подключения, заглушки вместо исполнительных механизмов и мерные емкости обратного слива.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Система впрыска топлива Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail применяется на дизельных двигателях. Требования, предъявляемые к системам впры­ска топлива, непрерывно возрастают. Возрос­шие давления, малое время переключения и адаптация количества подаваемого топлива к условиям работы двигателя сделали двигатель экономичным, чистым и мощным. Вот о том, как работает и из каких компонент состоит система впрыска топлива Common Rail, мы и поговорим в этой статье.

Преимущества системы впрыска топлива Common Rail

Основным преимуществом системы впрыска топлива с общей топливной рампой (Common Rail) является ее способность в широком диа­пазоне изменять давление впрыска топлива, а также момент впрыска и его продолжительность. Это достигается за счет разделения систем создания давления (в насосе высокого давления) и впрыска топлива (форсунки). Здесь в качестве аккумулятора дав­ления действует топливная рампа (см. рис. «Часть системы управления двигателем, относящаяся к системе Common Rail» ).

Часть системы управления двигателем, относящаяся к системе Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail является чрезвычайно гибкой системой, по­зволяющей адаптировать процесс впрыска топлива к двигателю. Это достигается за счет:

  • Адаптации давления впрыска к условиям работы двигателя (200-2 200 бар);
  • Регулирования момента начала впрыска;
  • Возможности использования многоступен­чатого впрыска топлива (в том числе вто­ричного впрыска топлива со значительным запаздыванием).

Таким образом, система впрыска топлива Common Rail для дизельных двигателей по­зволяет повысить эффективную мощность двигателя, снизить уровень шума и содержание вредных веществ в отработавших газах.

Система Common Rail в настоящее время яв­ляется наиболее распространенной системой впрыска топлива для современных легковых и коммерческих автомобилей с дизельными двигателями.

Конструкция системы Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail вклю­чает следующие основные функциональные группы (см. рис. «Часть системы управления двигателем, относящаяся к системе Common Rail» ):

  • Систему низкого давления, включающую компоненты системы подачи топлива,
  • Систему высокого давления, вклю­чающую насос высокого давления, топливную рампу, форсунки, топливопроводы высокого давления и электронную систему управления дизельным двигателем (EDC).

Основными компонентами системы Common Rail являются форсунки, соединенные с то­пливной рампой. Форсунка снабжена быстро­действующим клапаном (электромагнитным клапаном или клапаном с пьезоэлектрическим приводом), который открывает и закрывает сопло. Это позволяет управлять процессом впрыска топлива в каждый цилиндр.

Подача топлива в системе Common Rail

В системах впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей и легких коммерческих автомобилей для подачи топлива к насосу высо­кого давления используются электрические или шестеренчатые топливные насосы. На тяжелых коммерческих автомобилях используются ис­ключительно шестеренчатые топливные насосы (см. «Подача топлива»).

Система подачи топлива с электрическим топливным насосом

Электрический топливный насос устанавлива­ется в топливном баке или встраивается в ли­нию подачи топлива. Насос всасывает топливо через фильтр грубой очистки и подает его к насосу высокого давления под давлением 6 бар (см. рис. «Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей«, а и с). Максимальная про­изводительность насоса составляет 190 л/ч. Для обеспечения быстрого пуска двигателя насос включается, как только водитель вклю­чает зажигание.

Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей

Система подачи топлива с шестеренчатым топливным насосом

Шестеренчатый топливный насос крепится на фланце к насосу высокого давления и приво­дится во вращение его входным валом (см. рис. Ь, «Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей» ). Отсюда следует, что шестеренчатый топливный насос начинает действовать только после пуска двигателя. Производительность на­соса зависит от частоты вращения коленчатого вала и достигает 400 л/ч при давлении до 7 бар.

Комбинированные системы подачи топлива

Существуют также системы с насосами обоих типов. Электрический топливный насос улучшает условия пуска двигателя, в особенности прогре­того, поскольку, горячее топливо имеет низкую вязкость, при которой производительность шестеренчатого топливного насоса снижается. Кроме того, как уже говорилось, шестеренчатый насос имеет низкую производительность при малых скоростях вращения.

Фильтрация топлива в системе Common Rail

В отличие от легковых автомобилей, на ком­мерческих автомобилях топливный фильтр (фильтр тонкой очистки) устанавливается на стороне нагнетания. По этой причине требуется впуск топлива в топливный фильтр снаружи, в частности, когда шестеренчатый топливный насос крепится на фланце к насосу высокого Давления (см. рис. «Система впрыска топлива Common Rail для коммерческих автомобилей» ).

Система впрыска топлива Common Rail для коммерческих автомобилей

Создание давления в системе Common Rail

В аккумуляторных системах впрыска топлива Common Rail функции создания давления и впрыска топлива разделены. Давление впры­ска создается независимо от частоты вращения коленчатого вала и количества впрыскиваемого топлива. Управление всеми компонентами осу­ществляет электронная система управления дизельным двигателем (EDC).

Функции создания давления и впрыска то­плива разделяются аккумуляторным объемом топливной рампы. Топливо под давлением, го­товое к впрыску, находится в аккумуляторной топливной рампе.

Требуемое давление впрыска создается непрерывно работающим насосом высокого давления с приводом от двигателя. Давление в топливной рампе поддерживается независимо от частоты вращения коленчатого вала.

Насос высокого давления представляет собой радиально-поршневой насос. На ком­мерческих автомобилях иногда устанавлива­ется проходной топливный насос высокого давления.

Регулирование давления в системе Common Rail

Регулирование давления может осущест­вляться различными способами.

Регулирование давления на стороне высокого давления

Требуемое давление в топливной рампе регу­лируется на стороне высокого давления при помощи клапана регулирования давления (см. рис. а, «Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей» ). Через клапан регулирования давления топливо, которое не требуется для впрыска, возвращается в контур низкого давления. Такая система регулирования обе­спечивает быструю реакцию на изменения условий работы двигателя (например, изме­нения нагрузки).

Регулирование давления подачи топлива на стороне всасывания

Другим способом регулирования давление в топливной рампе является регулирование по­дачи топлива на стороне всасывания (см. рис. b, «Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей» и «Система впрыска топлива Common Rail для коммерческих автомобилей» ). Дозатор, установленный на фланце насоса высокого давления, обеспечивает по­дачу топлива в топливную рампу в строгом соответствии с требуемым давлением впры­ска. В случае неисправности дозатора клапан сброса давления предотвращает превышение максимально допустимого давления.

Регулирование подачи топлива на стороне всасывания позволяет уменьшить количе­ство топлива, находящегося под давлением, и мощность насоса. Это положительно влияет на расход топлива. В то же время температура возвращаемого в топливный бак топлива ниже по сравнению с регулированием на стороне высокого давления.

Комбинированная система регулирования давления

Комбинированная система регулирования давления (см. рис. с, «Система впрыска топлива Common Rail для коммерческих автомобилей» ) сочетает регулирование на стороне всасывания при помощи дозатора с регулированием на стороне высокого давления при помощи клапана регулирования давления, что позволяет использовать преимущества каждого из этих способов. Еще одним преимуществом по сравнению с регулированием только на стороне низкого давления является то, что на холодном двигателе в этом случае контролируется также сторона высокого давления. Насос высокого давления подает больше топлива, чем требуется для впрыска, и давление регулируется клапаном регулиро­вания давления. В результате сжатия топливо нагревается, что исключает необходимость в дополнительном подогревателе топлива.

Впрыск топлива в системе Common Rail

Форсунки впрыскивают топливо непосредственно в камеры сгорания двигателя. Топливо подается к форсункам по коротким шлангам высокого давления, присоединенным к топливной рампе. Управление открытием и закрытием форсунок осуществляется блоком управления двигателем.

Количество впрыскиваемого топлива опреде­ляется давлением в системе и продолжитель­ностью открытого состояния форсунки. При постоянном давлении количество впрыскивае­мого топлива пропорционально продолжитель­ности включения электромагнитного клапана. В этом случае оно не зависит от частоты вращения коленчатого вала и скорости вращения насоса (впрыск топлива по времени).

Перспективы системы Common Rail

Разделение функций создания давления и впрыска топлива открывает дополнительные возможности оптимизации процессов сгора­ния топлива по сравнению в обычными си­стемами впрыска топлива; давление впрыска может относительно свободно выбираться в пределах программной карты.

Применение систем впрыска топлива Common Rail позволяет еще более снизить содержание вредных веществ в отработавших газах за счет многократного впрыска топлива и значительно уменьшить уровень шума, генерируемого в про­цессе сгорания топлива. Многократный впрыск (до шести впрысков в течение одного цикла) можно осуществлять посредством многократ­ного включения/выключения быстродействую­щего электромагнитного клапана форсунки. Для ускорения закрытия клапана и быстрого прекращения впрыска может использоваться гидравлическое давление.

Система управления и регулирования в дизельном двигателе

Блок управления двигателем определяет по­ложение педали подачи топлива и рабочие состояния двигателя и автомобиля при по­мощи различных датчиков (см. «Электронная система управления дизельным двигателем»). Поступающие на блок данные включают: скорость вращения и угол поворота коленча­того вала; давление в топливной рампе, дав­ление всасываемого воздуха; температуру вса­сываемого воздуха, охлаждающей жидкости и топлива; массовый расход воздуха и скорость вращения колес (для вычисления скорости движения автомобиля). Электронный блок управления выполняет обработку входных сигналов. В режиме реального времени он осуществляет управление клапаном регули­рования давления или дозатором, форсунками и иными исполнительными механизмами, на­пример, клапаном системы рециркуляции от­работавших газов, турбонагнетателем и т.д.).

Основные функции системы Common Rail

Основные функции системы Common Rail заключаются в точном регу­лировании продолжительности впрыска и коли­чества впрыскиваемого топлива при постоянном давлении. Это обеспечивает низкий расход то­плива и стабильность рабочих характеристик.

Функции коррекции для вычисления параме­тров впрыска топлива

Функции коррекции служат для компенсации разброса параметров компонентов система впрыска топлива и двигателя.

  • Компенсация разброса подачи топлива форсункой: коррекция разброса подачи топлива новыми форсунками с использо­ванием данных испытаний, выполненных на заводе-изготовителе, записанных в память блока управления.
  • Калибровка нулевой подачи топлива: ком­пенсация дрейфа количества впрыскивае­мого топлива с использованием коротких те­стовых впрысков и оценки сигнала скорости в режиме высокого разрешения по времени.
  • Контроль баланса топлива: разброс параме­тров компонентов системы впрыска топлива и двигателя вызывает различия значений крутящего момента, создаваемого отдель­ными цилиндрами. Коррекция количества впрыскиваемого топлива вычисляется, ис­ходя из возникающего в результате этого разброса колебаний скорости вращения.
  • Адаптация среднего значения количества топлива: среднее значение количества впрыскиваемого топлива вычисляется по сигналам кислородного датчика, датчика массового расхода топлива и датчика массо­вого расхода воздуха. Величина коррекции вычисляется посредством сравнения зна­чения уставки с фактическими значениями.

Дополнительные функции системы Common Rail

Дополнительные функции регулирования в режиме регулирования с обратной связью и без обратной связи выполняют задачи снижения содержания вредных веществ в отработавших газах и расхода топлив, или обеспечения до­полнительного комфорта и безопасности. Некоторыми примерами являются:

  • Управление системой рециркуляции отра­ботавших газов;
  • Управление процессом наддува в двигателе;
  • Управление системой круиз-контроля;
  • Управление электронным иммобилайзером.

Интеграция электронной системы управления дизельным двигателем в общую сеть автомобиля облегчает обмен данными с другими системами, например, системой управления трансмиссией или системой кондиционирования воздуха. Диагностический интерфейс облегчает анализ данных при поиске неисправностей.

https://prometey96.ru/ustrojstvo-avto/common-rail.html

Система впрыска топлива Common Rail

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *