Common rail: Компоненты, принцип работы и функции

Kunle Shonaike

Компания Bosch выпустила первую систему Common Rail в 1997 году. Система названа в честь общего резервуара высокого давления (common rail), который снабжает топливом все цилиндры. В обычных дизельных системах впрыска давление топлива должно создаваться отдельно для каждого впрыска. Однако в системе Common Rail создание давления и впрыск осуществляются раздельно, а это означает, что топливо постоянно доступно при требуемом давлении для впрыска.

Системы Common Rail имеют модульную конструкцию. Каждая система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рампы и электронного блока управления.

Common Rail является одним из наиболее важных компонентов дизельных и бензиновых систем непосредственного впрыска. Основное различие между прямым и стандартным впрыском заключается в подаче топлива и способе его смешивания с поступающим воздухом. В системе прямого впрыска топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, минуя период ожидания во впускном коллекторе. Под контролем электронного блока топливо впрыскивается непосредственно в самое горячее место камеры сгорания, благодаря чему оно сгорает более равномерно и полно.

Основные преимущества системы непосредственного впрыска топлива Common Rail можно свести к уменьшению выбросов выхлопных газов и уровня шума, повышению эффективности использования топлива и повышению общей производительности двигателя. Система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рампы и электронного блока управления.

Common Rail представляет собой длинный металлический цилиндр. Он получает топливо от насоса и распределяет его по форсункам под чрезвычайно высоким давлением. Повышение давления топлива является результатом конструкции новейших двигателей. Как дизельные, так и бензиновые двигатели имеют тенденцию становиться меньше и легче для повышения эффективности использования топлива и повышения производительности, что увеличивает давление топлива и устанавливает совершенно новые стандарты для производства высококачественной топливной системы Common Rail.

Во-первых, геометрическая точность компонента имеет решающее значение. Точная конструкция способствует лучшей работе системы Common Rail. Даже минимальное изменение размера или формы может привести к сбоям. Определение правильных параметров на этапе проектирования имеет важное значение, но действительно важно строго следовать им в процессе производства.

Выбор материала также является моментом, который нельзя недооценивать. Хорошие механические свойства обеспечивают прочность и предотвращают коррозию. Используемые материалы, как правило, сталь и нержавеющая сталь. Common Rail для дизельного двигателя изготовлен из стали, а Common Rail для бензинового двигателя изготовлен из нержавеющей стали, поскольку топливо слишком агрессивно, а нержавеющая сталь обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем сталь.

Прямой впрыск Common Rail

Топливные системы большинства современных двигателей используют передовую технологию, известную как CRDi или непосредственный впрыск Common Rail. Как бензиновые, так и дизельные двигатели используют общую «топливную рампу», которая подает топливо к форсункам. Однако в дизельных двигателях производители называют эту технологию CRDi, тогда как в бензиновых двигателях она называется непосредственным впрыском бензина или послойным впрыском топлива. Обе эти технологии имеют сходство в конструкции, поскольку они состоят из «топливной рампы», которая подает топливо к форсункам. Однако они значительно отличаются друг от друга по таким параметрам, как давление и тип используемого топлива.

При непосредственном впрыске Common Rail сгорание происходит непосредственно в основной камере сгорания, расположенной в полости над днищем поршня. Сегодня производители используют технологию CRDi для преодоления некоторых недостатков обычных дизельных двигателей, которые при внедрении были вялыми, шумными и неэффективными, особенно в легковых автомобилях.

Технология CRDi работает в паре с ЭБУ двигателя, который получает данные от различных датчиков. Затем он рассчитывает точное количество топлива и время впрыска. Топливная система имеет более интеллектуальные по своей природе компоненты и управляет ими электрически/электронно. Кроме того, обычные форсунки заменены более совершенными электромагнитными форсунками с электрическим приводом. Они открываются по сигналу ECU в зависимости от таких переменных, как частота вращения двигателя, нагрузка, температура двигателя и т. д.

В системе Common Rail используется «общая для всех цилиндров» топливная рампа или, проще говоря, «топливораспределительная трубка». Она поддерживает оптимальное остаточное давление топлива, а также действует как общий топливный резервуар для всех форсунок. В системе CRDi топливная рампа постоянно хранит и подает топливо к форсункам с электромагнитным клапаном под требуемым давлением. Это совершенно противоположно насосу высокого давления, подающему дизельное топливо через независимые топливопроводы к форсункам в случае конструкции более раннего поколения (DI).

Режим работы

В обычных дизельных системах впрыска давление топлива должно создаваться отдельно для каждого впрыска. Однако в системе Common Rail создание давления и впрыск осуществляются раздельно, а это означает, что топливо постоянно доступно при требуемом давлении для впрыска. Создание давления происходит в насосе высокого давления.

Насос сжимает топливо и подает его по трубопроводу высокого давления к впускному отверстию рампы, которая действует как общий резервуар высокого давления для всех форсунок — отсюда и название «коммон рейл».

Оттуда топливо распределяется по отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеру сгорания цилиндра.

Насосы высокого давления

Насос высокого давления сжимает топливо и подает его в необходимом количестве. Он постоянно подает топливо в резервуар высокого давления (рейку), тем самым поддерживая давление в системе. Требуемое давление доступно даже при низких оборотах двигателя, так как создание давления не связано с частотой вращения двигателя. Большинство систем Common Rail оснащены радиально-поршневыми насосами. В компактных автомобилях также используются системы с отдельными насосами, которые работают при низком давлении в системе.

Форсунки

Форсунка в системе Common Rail состоит из форсунки, исполнительного механизма для пьезофорсунок или электромагнитного клапана для форсунок с электромагнитным клапаном, а также гидравлических и электрических соединений для приведения в действие иглы форсунки.

Устанавливается в каждый цилиндр двигателя и соединяется с рампой коротким трубопроводом высокого давления. Форсунка управляется электронной системой управления дизельным двигателем. Это гарантирует, что игла форсунки открывается или закрывается приводом, будь то электромагнитный клапан или пьезоэлектрический. Форсунки с пьезоприводами несколько уже и работают с особенно низким уровнем шума. Оба варианта демонстрируют одинаково короткое время переключения и обеспечивают предварительный впрыск, основной и дополнительный впрыск, чтобы обеспечить чистое и эффективное сгорание топлива в любой рабочей точке.

Компоненты CRDi

• ТНВД – нагнетает топливо до высокого давления
• Трубка высокого давления – подает топливо к форсунке
• Форсунка – впрыскивает топливо в цилиндр
• Питающий насос – всасывает топливо из топливного бака
• Топливный фильтр – фильтрует топливо
• Блок управления двигателем

В некоторых типах топливных баков также имеется отстойник топлива в нижней части фильтра для отделения воды от топлива.

Функции системы

Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

Подача топлива

Элементы насоса, такие как цилиндр и поршень, встроены в корпус ТНВД. Топливо сжимается до высокого давления, когда кулачок поднимает поршень, и затем направляется в форсунку.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях подача воздуха практически постоянна, независимо от частоты вращения и нагрузки. Если количество впрыскиваемого топлива изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, а момент впрыска остается постоянным, мощность и расход топлива изменяются. Поскольку мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, она регулируется педалью акселератора.

Регулировка момента впрыска

Задержка воспламенения – это период времени между моментом впрыска, воспламенения и сгорания топлива и моментом достижения максимального давления сгорания. Поскольку этот период времени практически не зависит от частоты вращения двигателя, для регулировки и изменения момента впрыска используется таймер, что позволяет достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда топливо сжимается ТНВД, а затем распыляется из форсунки, оно тщательно смешивается с воздухом, что улучшает воспламенение. Результат – полное сгорание.

Принцип работы CRDi

Насос высокого давления подает топливо под давлением. Насос сжимает топливо под давлением около 1000 бар или около 15000 фунтов на квадратный дюйм. Затем он подает топливо под давлением через трубу высокого давления на вход топливной рампы. Оттуда топливная рампа распределяет топливо по отдельным форсункам, которые затем впрыскивают его в камеру сгорания.

В большинстве современных двигателей CRDi используется система с насос-форсунками и турбокомпрессором, что увеличивает выходную мощность и соответствует строгим нормам по выбросам. Кроме того, он улучшает мощность двигателя, реакцию дроссельной заслонки, топливную экономичность и снижает выбросы. За исключением некоторых конструктивных изменений, основной принцип и работа технологии CRDi остаются в основном одинаковыми для всех устройств. Однако его производительность зависит главным образом от конструкции камеры сгорания, давления топлива и типа используемых форсунок.

Преимущества и недостатки

Преимущества   

(1) Низкий уровень выбросов: Одна из причин, по которой производители транспортных средств изобрели дизельные двигатели с общей топливной рампой, заключалась в том, что правительство установило более строгие правила по выбросам углерода. Помните, когда большие дизельные грузовики выпускали в воздух много черного дыма? Вы вряд ли увидите это больше, потому что дизельный двигатель с общей топливной рампой предназначен для снижения этих выбросов. Это лучше для окружающей среды и на один шаг ближе к борьбе с глобальным потеплением.

(2) Больше мощности: Исследования показали, что автомобили с дизельным двигателем Common Rail производят на 25 % больше мощности, чем традиционный дизельный двигатель. Это означает, что общая производительность дизельного двигателя будет улучшена.

(3) Меньше шума: Системы непосредственного впрыска топлива известны своим шумом во время движения. Common Rail уменьшит шум, который вы, возможно, помните. Это делает вождение более приятным для вас и окружающих на дороге.

(4) Меньше вибраций: Раньше в традиционных дизельных двигателях прямого действия ощущалась сильная вибрация. Теперь эти вибрации были уменьшены с помощью системы непосредственного впрыска Common Rail.

(5) Увеличенный пробег: Поскольку дизельный двигатель с системой впрыска топлива Common Rail обеспечивает большую мощность, это означает, что расход топлива будет меньше. В результате ваша топливная экономичность также будет лучше. Это означает меньше денег, потраченных на топливо, когда вы находитесь в дороге.

Недостатки

(1) Дорогой автомобиль: Автомобили с дизельным двигателем Common Rail будут дороже, чем автомобили с традиционным дизельным двигателем. Если вы работаете в компании, которая поставляет вам автомобиль, то это не проблема. Но если это личный автомобиль, то вы можете не захотеть тратить лишние деньги.

(2) Дорогие детали: Поскольку транспортные средства с общей топливной рампой дороже, можно ожидать, что запасные части также будут дорогими.

(3) Больше обслуживания: Дизельные двигатели с системой впрыска Common Rail требуют большего обслуживания, чем традиционные дизельные двигатели. Даже если вы выполняете техническое обслуживание самостоятельно, это все равно требует больше времени, усилий и, возможно, затрат.

Взято из Интернета

Масло, специально упомянутое для обслуживания моего автомобиля Passat, – это масло castrol. Но масла мало, а если и увидишь, то довольно дорогое. Могу ли я использовать любой другой тип масла? Спасибо, сэр. Аноним

Я считаю, что это просто соглашение в маркетинговых целях. Если вы знаете точную спецификацию, вы можете купить любую другую марку, у которой есть спецификации.

Я хочу поблагодарить вас за самоотверженную работу по обучению всех нас. Купил подержанный автобус Тойота Хаммер 2004 года. Я знал, что двигатель вызывает подозрения, но никогда не знал, что он будет стучать так рано. Единственный вариант, предложенный механиками, – это купить новый двигатель стоимостью 1,5 миллиона найр. Это единственный выход? Абра

Иногда это единственная альтернатива, которая у вас есть. Но, в зависимости от повреждения старого двигателя, вы все равно сможете его восстановить. Но только ваш механик может определить ущерб.

Общие коды

P0697: Датчик опорного напряжения ‘C’, обрыв цепи

Значение

Модуль управления имеет внутренние эталонные 5-вольтовые шины, называемые 5-вольтовыми эталонными. Каждая опорная шина обеспечивала 5-вольтовую опорную цепь для более чем одного датчика. Таким образом, неисправность одной цепи опорного напряжения 5 В повлияет на другие цепи опорного напряжения 5 В, подключенные к опорной шине. Модуль управления отслеживает напряжение на 5-вольтовых эталонных шинах.

Возможные причины

• Неисправен модуль управления двигателем
• Жгут ECM открыт или замкнут
• Цепь ECM плохое электрическое соединение
• Замыкание датчика на цепь 5 вольт
• P0698: Цепь опорного напряжения датчика ‘C’, низкая

Значение

Модуль управления имеет внутренние эталонные 5-вольтовые шины, называемые 5-вольтовыми эталонными. Каждая опорная шина обеспечивала 5-вольтовую опорную цепь для более чем одного датчика. Таким образом, неисправность одной цепи опорного напряжения 5 В повлияет на другие цепи опорного напряжения 5 В, подключенные к опорной шине. Модуль управления отслеживает напряжение на 5-вольтовых эталонных шинах.

Возможные причины

• Неисправен модуль управления двигателем
• Жгут ECM открыт или замкнут
• Цепь ECM плохое электрическое соединение
• Замыкание датчика на цепь 5 вольт

P0699: Опорное напряжение датчика ‘C’ цепь высокая

Значение

Модуль управления имеет внутренние эталонные 5-вольтовые шины, называемые 5-вольтовыми эталонными. Каждая опорная шина обеспечивала 5-вольтовую опорную цепь для более чем одного датчика. Таким образом, неисправность одной цепи опорного напряжения 5 В повлияет на другие цепи опорного напряжения 5 В, подключенные к опорной шине. Модуль управления отслеживает напряжение на 5-вольтовых эталонных шинах.

Возможные причины

• Неисправен модуль управления двигателем
• Жгут ECM открыт или замкнут
• Цепь ECM плохое электрическое соединение
• Замыкание датчика на цепь 5 вольт

P0700: Неисправность системы управления коробкой передач

Значение

Модуль управления коробкой передач отслеживает неисправности датчиков и исполнительных механизмов, связанных с управлением коробкой передач. Когда TCM обнаруживает неисправность в системе управления, на модуль управления двигателем отправляется сигнал, чтобы вскоре загорелась лампочка двигателя или загорелась сервисная лампочка. ECM сохраняет код P0700, и это означает, что TCM обнаружил неисправность в органах управления коробкой передач.

Технические примечания

Поскольку код P0700 является просто информативным кодом, проверьте TCM на наличие дополнительных кодов для решения проблемы.

Возможные симптомы

• Горит лампочка двигателя (или лампочка скорого сервисного обслуживания двигателя)
• Проблемы с управляемостью
• Проблемы с переключением передач

Возможные причины

• Короткое замыкание или разрыв цепи в модуле управления коробкой передач
• Неисправен модуль управления коробкой передач

P0701: Диапазон/функционирование системы управления коробкой передач

Значение

Модуль управления коробкой передач обнаружил другие настройки диагностических кодов неисправности коробки передач. Этот код неисправности включает аварийный режим.

Возможные причины

• Неисправен модуль управления коробкой передач
• Жгут проводов модуля управления коробкой передач открыт или замкнут
• Цепь модуля управления коробкой передач плохое электрическое соединение

P0702: Модуль управления коробкой передач

Значение

Код запускается модулем управления двигателем, когда в модуле управления коробкой передач хранится код

Возможные причины

• Неисправен модуль управления коробкой передач
• Жгут проводов модуля управления коробкой передач открыт или замкнут
• Цепь модуля управления коробкой передач плохое электрическое соединение

P0703: Выключатель тормоза, работоспособность

Значение

Модуль управления двигателем обнаружил ускорение и замедление без изменения переключателя тормоза

Технические примечания

Проверьте, работает ли стоп-сигнал с педалью тормоза. Если стоп-сигналы не работают, замените или отрегулируйте выключатель тормоза.

Возможные симптомы

• Горит лампочка двигателя (или лампочка скорого сервисного обслуживания двигателя)
• Стоп-сигналы не работают

Возможные причины

• Неисправный выключатель тормоза
• Неправильно отрегулирован выключатель тормоза
• Жгут проводов тормозного выключателя открыт или замкнут
• Цепь выключателя тормоза плохое электрическое соединение

P0704: Неисправность входной цепи выключателя сцепления

Значение

Когда педаль сцепления нажата, сигнал напряжения от выключателя сцепления к блоку управления двигателем низкий. Если ECM не видит это изменение с высокого на низкое, когда автомобиль превышает 0 миль в час, ECM устанавливает код P0704.

Когда обнаружен код?

ECM не обнаружил движения в датчике положения педали сцепления

Технические примечания

Проверьте регулировку переключателя сцепления, переключатель должен открываться и закрываться при нажатии на педаль сцепления. Если переключатель отрегулирован правильно, замените переключатель сцепления, чтобы решить проблему.

Возможные причины

• Неисправный выключатель сцепления
• Неправильно отрегулирован переключатель сцепления
• Жгут проводов выключателя сцепления открыт или замкнут
• Цепь выключателя сцепления плохое электрическое соединение
• Неисправен модуль управления двигателем

P0705: Неисправность цепи датчика диапазона коробки передач

Значение

Переключатель парковочного/нейтрального положения включает в себя переключатель диапазонов коробки передач. Переключатель диапазонов коробки передач определяет положение рычага селектора, когда рычаг переключения передач находится в положении N или P, и отправляет сигнал в модуль управления коробкой передач.

Когда обнаружен код?

Переключатель диапазонов коробки передач определяет положение рычага селектора и отправляет сигнал в TCM.