Дизельная система common rail – Common Rail – Дизелист – Дизельный двигатель. Эксплуатация дизеля. Ремонт дизель

Содержание

Common Rail - что это такое? Принцип работы

В последние годы все больше автомобилистов предпочитают использовать дизельные автомобили. Ранее такие моторы устанавливались лишь на коммерческую технику. Однако сейчас они активно используются и на легковых авто, особенно в странах Европы. Наверняка каждый из нас слышал о такой системе, как Common Rail. Что это такое и как она устроена, рассмотрим в нашей статье.

Характеристика

«Коммон Райл» - это система впрыска топлива для дизельных ДВС. Ее принцип работы основывается на подаче горючего к форсункам от общего давления рампы. Система была разработана немецкими специалистами компании «Бош». Common Rail Bosch повсеместно используется на таких автомобилях, как «Вольво», «Мерседес», БМВ и прочих.

В чем особенность?

Главная отличительная черта системы – способность выдавать нужную мощность при минимальном потреблении топлива. Также топливная Common Rail способна снизить уровень токсичности выхлопных газов. Отзывы автомобилистов говорят, что машина с такой системой впрыска работает гораздо тише (нет такого характерного «рокота», как на старых дизелях). «Коммон Рейл» обладает широким диапазоном регулирования давления горючего и моментов начала впрыска.

Устройство

По своей конструкции система Common Rail представляет собой контур высокого давления. При работе двигателя осуществляется непосредственный впрыск топлива (то есть горючее поступает сразу в камеру цилиндров). Есть несколько элементов, которые связаны с работой системы Common Rail. Что это за составляющие? В первую очередь это топливный насос высокого давления. Также в работе используется клапан дозирования и регулятор давления. Кроме этого, в конструкции есть топливная рампа и форсунки. Common Rail – достаточно сложная система, и чтобы понять ее принцип работы, рассмотрим особенности каждой составляющей.

Насос

Итак, ТНВД. Данный механизм служит для создания высокого давления жидкости. Уровень зависит от загруженности двигателя и оборотов коленчатого вала. Как известно, на дизелях обороты регулируются не открытием дроссельной заслонки, а именно порцией подаваемого топлива. За это и отвечает ТНВД. Устройство довольно сложное, поэтому данный элемент – самая дорогая составляющая в дизельном автомобиле (кончено, за исключением основных агрегатов, таких как ДВС и КПП).

Регулятор и клапан Common Rail

Что это за элемент? Клапан служит для регулировки количества топлива, которое подается к насосу. Конструктивно элемент объединен с ТНВД. Существует также регулятор давления топлива. Он устанавливается в топливной рампе и управляет работой двигателя в зависимости от его нагрузки.

Рампа

Данный узел выполняет сразу несколько функций. Это накопление горючего под высоким давлением, смягчение колебаний давления и распределение топлива по форсункам. Является частью системы впуска.

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 производитель – «Дэлфи»).

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

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».

Типы впрыска Common Rail

Что это такое? Различают несколько типов впрыска топлива в системе:

  • Предварительный.
  • Основной.
  • Дополнительный.

Первый производится перед основным с целью повысить давление и температуру в камере сгорания. Так осуществляется ускоренное самовоспламенение основного заряда и снижение шума работы двигателя. Предварительный впрыск может быть разным, в зависимости от режима работы двигателя. Так, на холостом ходу он производится дважды. При повышении нагрузки – единожды. При полной нагрузке предварительный впрыск не осуществляется.

Цель основного впрыска – обеспечить непосредственно работу двигателя. На подтипы он не подразделяется. Дополнительный впрыск служит для снижения уровня токсичности отработавших газов. Так, с кислородного датчика поступает информация на ЭБУ, после чего подается еще одна порция топлива. Вредные вещества дожигаются в каталитическом нейтрализаторе (еще его называют сажевым фильтром).

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.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет система непосредственного впрыска, как она устроена и как работает. Стоит отметить, что "Коммон Рейл" используется на большинстве дизельных автомобилей, в частности, европейского производства. Система, несмотря на ее сложность, имеет огромный потенциал.

fb.ru

Система питания Common Rail дизельного двигателя.


Система впрыска Common Rail




Общие сведения о системе питания Common Rail

Система впрыска Common Rail (Common Rail в переводе с английского - "общий путь", "общая рампа") является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Впрочем, аналог такой системы применяется и в бензиновых двигателях с принудительным впрыском топлива, т. е. инжекторных двигателях.
Разработчиками системы Common Rail являются специалисты известной германской фирмы Bosch. На серийных автомобилях с применением электронного управления такие системы появились в 1997 году.
В настоящее время работы по применению систем Common Rail ведутся практически во всех фирмах-производителях ТПА (

R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange).

Основное принципиальное отличие системы Common Rail от рассмотренной в предыдущей статье классической системы питания заключается в том, что топливо к форсункам подается не непосредственно от ТНВД, а от общего накопителя – топливной рампы. Топливная рампа (аккумулятор топлива) представляет собой толстостенный цилиндрический сосуд, способный выдерживать высокое давление, развиваемое ТНВД. В рампе поддерживается постоянное давление топлива с помощью ТНВД и регулятора давления, и каждая форсунка соединена топливопроводом с рампой.
В нужный момент блок управления формирует управляющий сигнал на электромагнитный (или пьезоэлектрический) клапан форсунки, форсунка открывается и топливо впрыскивается в цилиндр.
Таким образом, главной отличительной особенностью системы Common Rail является разделение процессов создания давления и впрыска топлива, что позволяет получить ряд преимуществ в работе.

Применение данной системы позволяет снизить расход топлива, токсичность отработавших газов, уровень шума дизеля, а также значительно улучшить его динамические характеристики. По сравнению с обычным дизелем система

Common Rail позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.
Главным преимуществом системы Common Rail является возможность управления подачей топлива посредством компьютера (электронного блока управления), что позволяет осуществлять широкий диапазон регулирования давления, количества и момента начала впрыска топлива.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы классического дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.
Система Common Rail включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. На современных дизелях, оборудованных системой питания Common Rail применяют топливные насосы высокого давления радиально-плунжерного или плунжерного типа.

Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.

Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе.

Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам.

Форсунка - важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.
Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системы впрыска

Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

***

Принцип действия системы впрыска Common Rail

Принцип работы системы питания Common Rail достаточно прост, и попытки ее применения известны достаточно давно – более полувека назад. Тем не менее, максимального эффекта от использования такой системы питания удается получить лишь с помощью компьютерного управления работой двигателя, поэтому широкое распространение подобные системы получили лишь недавно. Рассмотрим подробнее работу Common Rail.

С помощью топливоподкачивающего насоса 6 топливо прокачивается через фильтр 7 с влагоотделителем и подается в радиально-плунжерный насос высокого давления 3, который с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера.
Топливный насос высокого давления напрямую связан с распределительным валом и подает порцию топлива в рампу при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота.

От ТНВД топливо под большим давлением поступает в гидроаккумулятор 8, откуда под высоким давлением поступает на электро- или пьезогидравлические форсунки 11, управляемые компьютером. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак 1 через топливопроводы слива (обратный слив) 2.

В нужный момент блок управления 15 дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.

Начало впрыска и количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки, зависит от начала и продолжительности сигнала электронного блока управления 15, формируемого на основании информации от датчиков. Этот сигнал зависит от нескольких параметров, в первую очередь - от режима работы двигателя.
Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, положения коленчатого вала (датчик Холла), положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и некоторые другие.

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора 4. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.



Многократный впрыск в системе Common Rail

Поскольку давление впрыска не зависит от оборотов двигателя и нагрузки, фактическое начало, давление и продолжительность впрыска могут быть свободно выбраны в широком диапазоне значений.
Кроме того, появляется возможность применения предварительного впрыска (или даже нескольких впрысков), регулируемого в зависимости от потребностей двигателя, что приводит к существенному сокращению шума двигателя наряду с улучшением процесса сгорания и сокращением выброса вредных веществ с отработавшими газами.

С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

  • два предварительных впрыска - на холостом ходу;
  • один предварительный впрыск - при повышении нагрузки;
  • предварительный впрыск не производится - при полной нагрузке;
  • основной впрыск обеспечивает работу двигателя в режиме частичных и номинальных нагрузок.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

***

Достоинства и недостатки системы Common Rail

Как уже отмечалось выше, использование в дизелях системы питания Common Rail вместо классической системы питания дает ощутимый прирост мощности, экологичности и экономичности двигателю. Уменьшение расхода топлива, выброса вредных веществ, шума, наряду с повышением динамических показателей достигается возможностью компьютерного управления всеми процессами впрыска, что невозможно осуществить в традиционных системах питания, даже самых сложных и совершенных.

К существенным недостаткам системы Common Rail следует отнести сложность обслуживания, требующего от технического персонала высокой квалификации и необходимость применения специального оборудования для тестирования работы системы. Поэтому, если автомобиль эксплуатируется в условиях ограниченного технического сервиса невысокого уровня, надежнее использовать классическую систему питания.

Следует отметить, что система питания Common Rail подвергает моторное масло значительным тепловым нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть (головка) поршней нагревается гораздо сильнее, чем у классического дизельного двигателя. Если головка поршня у классического дизеля непосредственного впрыска нагревается до 320-350 °C, при работе с системой питания Common Rail - свыше 400 °С.
В результате моторное масло выгорает и окисляется значительно интенсивнее. По этой причине в смазочной системе дизелей с впрыском типа Common Rail необходимо использовать синтетические или полусинтетические моторные масла.

***

Перспективы развития системы питания Common Rail

Совершенствование системы питания Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска. Очевидно, что чем выше давление в системе в момент впрыска, тем больше топлива успевает попасть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность двигателя. Кроме того, впрыск под большим давлением обеспечивает высокое качество распыливания топлива форсункой, что благотворно сказывается на процессах смесеобразования и горения.
В современных двигателях повышение давления впрыска ограничивается прочностью аккумулятора топлива (рампы) и топливопроводов высокого давления, которые подвержены пульсирующим и вибрационным нагрузкам при работе двигателя и способны разрушиться.
Тем не менее, за полтора десятка лет инженерными решениями удалось увеличить давление на впрыске более, чем в полтора раза – у современных дизелей с системой питания Common Rail оно достигает 220 МПа и даже более.

Высокое давление впрыска надежнее обеспечить, используя систему питания типа насос-форсунка, о которой пойдет рассказ в следующей статье.

***

Система питания с насос-форсунками



k-a-t.ru

Топливная система Сommon Rail: принцип работы впрыска, двигателя

Система Сommon Rail стала огромным шагом вперед в развитии дизельных двигателей. Рассмотрим принцип работы системы впрыска, а также преимущества и недостатки двигателей с Коммон рейл.

Принципиальное отличие

В отличие от системы распределительного типа, где форсунки открываются при определенном давлении и впрыскивают строго отведенную ТНВД порцию топлива, Сommon Rail предполагает подачу дизельного горючего ко всем форсункам от общего аккумулятора – топливной рамы (common rail с англ. – общая магистраль). Основная роль ТНВД – нагнетание горючего под высоким давлением в топливную рампу, тогда как за впрыск топлива отвечает ЭБУ двигателя. Момент начала впрыска, количество подаваемого топлива и количество впрысков за цикл регулируется моментом и временем открытия форсунок.

Устройство

Желтым цветом показан контур низкого давления, красным – контур высокого давления, коричневым – обратный слив топлива в бак.

  1. Топливоподкачивающий насос.
  2. Топливный фильтр.
  3. Топливный насос высокого давления.
  4. Клапан дозировки.
  5. Датчик давлений топлива в рампе.
  6. Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
  7. Регулятор давления (контрольный клапан).
  8. Инжекторы.

Расширенная схема системы питания позволяет понять, какие датчики, исполнительные механизмы и агрегаты задействованы в работе двигателя с системой впрыска Сommon Rail.

Сommon Rail в действии

Топливный насос низкого давления (его роль может выполнять подкачивающая секция, расположенная в корпусе ТНВД либо электрический насос в топливном баке) подает топливо под давлением 2,6-7 бар к ТНВД, в котором и происходит нагнетание давления топлива. При прокрутке двигателя стартером ТНВД способен создавать давление 500-600 бар. После запуска двигателя эта величина вырастает до 1300-2000 бар.

В рейке постоянно поддерживается оптимальное давление, величина которого контролируется с помощью датчика давления, лишнее топливо сбрасывается регулятором в магистраль обратного слива. Регулятор может располагаться в топливной рейке либо в корпусе ТНВД. Дополнительно в рейке может быть вмонтирован клапан экстренного сброса топлива, предотвращающий разрыв рейки в случае нештатной ситуации. Также для более точной работы в некоторых системах в топливную рампу вмонтирован датчик температуры топлива. В некоторых вариантах системы можно встретить отдельную форсунку, использующуюся для увеличения дозировки топлива и прожига сажевого фильтра, в других системах работа двигателя в режиме прожига достигается изменением ЭБУ момента впрыска и количества подаваемого в цилиндры дизеля.

Форсунки

Под давлением топливо подается к форсункам, которые могут быть 2 видов.

  • Электрогидравлические. Представляют собой обычные электромагнитные форсунки, поднятие иглы распылителя и подача топлива в которых осуществляется после подачи напряжения на электромагнитный клапан. Электромагнитные форсунки очень надежные и имеют высокий уровень ремонтопригодности.
  • Пьезоэлектрические. Пьезокристалл при подаче на него напряжение очень быстро расширяется, позволяя игле подыматься в 3-4 раза быстрее, нежели в случае с электромагнитной форсункой. Это повышает быстродействие форсунки, благодаря чему за такт можно осуществить большее количество впрыска дизеля в камеру сгорания, а также точнее отмерить подаваемую порцию горючего. Но сложность конструкции оборачивается меньшим ресурсом и трудностями в ремонте.

ТНВД

Топливная система Сommon Rail была разработана специалистами компании Bosch, которой и принадлежит основная доля рынка дизельных систем впрыска. На данный момент существует 5 генераций ТНВД Bosch системы Сommon Rail.

  • СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией, расположенной в баке. Насос лишен клапана дозирование топлива, его функцию выполняет регулятор давления, вмонтированный в рейку (отличительная черта систем с СР1). Чаще всего СР1 комплектуются электромагнитными форсунками.
  • СР1Н – усовершенствованный вариант СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД вмонтирована механическая подкачивающая секция. Главная особенность – наличие клапана регулировки количества топлива, нагнетаемого в рейку. По сравнению с СР1, обеспечивает большое давление – 1600-1800 бар. Также большая эффективность достигается за счет возможности принудительного отключения одного из плунжеров, когда в большом количества горючего нет необходимости.
  • СР2 – ТНВД, предназначенные для тяжелого коммерческого транспорта.
  • СР3. Отличительная черта – количество нагнетаемого топлива регулируется не в контуре высокого давления, а еще на подходе к плунжерам путем контроля объема топлива, подаваемого к насосу. СР3 имеет механическую топливоподкачивающую секцию (варианты с электронасосами крайне редки). Двигатели с ТНВД СР3 оснащались только пьезоэлектрическими форсунками CRI 3.
  • СР4. ТНВД имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 (создаваемое давление – 1800 бар) и 2-плунжерный CP 4.2 (максимальное давление – 2000 бар). ТНВД имеет встроенный регулятор давления и механическую секцию низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 оснащаются пьезофорсунками, но существуют системы и с электрогидравлическими инжекторами.

Помимо Bosch, производством компонентов и усовершенствованием системы Сommon Rail занимаются Delfi (Lukas), Densо и др.

Управление

Посредством данных, полученных от датчика положения педали газа, ЭБУ понимает желаемый водителем уровень крутящего момента. Считывая данные с ДВКВ, ДВРВ, ДМРВ, ДТОЖ, датчика наддува, датчика температуры топлива в рампе, электронный блок управления двигателем оценивает фактическую режимную нагрузку на мотор и решает, в какой момент нужно подать сигнал на форсунки и сколько топлива впрыснуть в цилиндры за цикловую подачу.

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.).

Преимущества и недостатки

Основные достоинства дизельных ДВС с впрыском Сommon Rail:

  • экономичность;
  • приемистость двигателя (эластичность), мощность;
  • уменьшение вибраций, шума;
  • экологичность.

Как бы это странно не прозвучало, но система впрыска с топливной рейкой не имеет явных недостатков, так как назвать минусом требовательность к качеству топлива было бы неправильно. Согласитесь, что это скорее проблема АЗС и контролирующих органов, нежели системы впрыска дизельного двигателя. Отрицательными моментами могут стать лишь конструктивные особенности ТНВД, форсунки или датчиков той либо иной модели. К примеру, некоторые насосы имеют довольно мягкий алюминиевый корпус, поэтому со временем они начинают гнать стружку, появление которой чрева выходом из строя форсунок и ускоренным износом ТНВД. Также всем известно, что пьезоэлектрические форсунки имеют меньший ресурс и часто не поддаются ремонту.

При эксплуатации дизельного двигателя с системой Сommon Rail следует помнить о высоких требованиях к качеству топлива и строгом соблюдении периодичности замены фильтров.

autolirika.ru

Устройство и принцип работы системы Common Rail

                                                       Схема и детали системы

  Высокое давление 230-1800 бар.

  Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

  Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

1. Подкачивающий топливный насос.
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.

2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева.
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.

3. Дополнительный топливный насос.
Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.

4. Сетчатый фильтр.
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.

5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.

6. Насос высокого давления (ТНВД).
Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.

7. Клапан дозирования топлива.
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.

8. Регулятор давления топлива.
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.

9. Аккумулятор давления (топливная рампа). 
Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.

10. Датчик давления топлива.
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.

11. Редукционный клапан.
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.

12. Форсунки.

                                       Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы
(аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.

В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе)
и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам.
Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.

Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.

Форсунки

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.

Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

* короткое время переключения
* возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта
* точность дозировки впрыска

                                  Работа пьезофорсунки Common Rail

 И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.

                                                  Процесс впрыска

Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.

                                                               ТНВД

Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления.
Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.

                                   Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

 Вернутся к началу страницы


zet-avto.ru

Система Common Rail: принцип работы

Разработчики автомобильных двигателей, работающих на углеводородном топливе, прикладывают максимум усилий для улучшения экологичности силовых агрегатов выпускаемых и вновь создаваемых транспортных средств. Особенно большое внимание уделяется дизельным двигателям, выхлопные продукты которых представляют особую опасность для людей, нанося серьезное негативное воздействие на экологию окружающей среды. При этом совершенствуется система впрыска, работа которой во многом определяет полноту сгорания топлива, минимизируя тем самым токсичность продуктов сгорания. Конструкторы немецкого консорциума Robert Bosch GmbH разработали инновационную систему подачи топлива Common Rail, направленную на повышение экологичности дизельных силовых агрегатов.

Конструкция «Коммон Рейл»

Применение для впрыска дизельного топлива системы «Коммон Рейл» позволяет снизить расход топлива на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя до 40%. Уже сам термин «сommon rail», который переводится, как «общая магистраль», говорит об ее особенностях. Она является составной частью топливного контура дизельного силового агрегата и обеспечивает прямую подачу топливной смеси в цилиндры под избыточно высоким давлением. Основная отличительная особенность Common Rail, обеспечивающая функциональность системы в целом — возможность изменения в широких пределах как топливного давления, так и момента впрыска. Эти функции реализуются путем временного разделения периода формирования давления и момента подачи топливной смеси в камеру сгорания.

Конструктивно дизельная система «Common Rail» включает в себя следующие основные элементы:

  • насос плунжерного типа, создающий и поддерживающий заданное давление топлива;
  • клапан дозированной подачи «солярки» к плунжерному насосу;
  • регулятор давления, обеспечивающий его заданную величину в зависимости от загрузки двигателя;
  • распределительную топливную рампу, которая служит, для:

накопления и удержания топлива под избыточным давлением до начала его впрыска в камеру сгорания;
амортизации давления топлива (снижения колебаний уровня) при его подаче плунжером насоса;
распределения и подачи топливной смеси к форсункам, обеспечивающим непосредственно впрыск.

  • форсунки, являющиеся основным, функционально важным элементом системы «Common Rail», которые обеспечивают непосредственную подачу топлива внутрь цилиндров;
  • топливопроводы, связывающие отдельные элементы «Common Rail» в единое целое.

Особенности работы системы

Для функционирования всех элементов «Common Rail» в едином комплексе предназначена система автоматики, включающая электронный блок и различные датчики, контролирующие уровень заданных параметров и подающие управляющий сигнал, или в нужный момент времени, или при достижении контролируемых параметров заданного уровня. От его надежности зависит не только уровень расхода топлива и экологичность отработанных газов, но и работоспособность самого дизельного двигателя.

Для обеспечения длительной, бесперебойной работы «Common Rail» топливо должно подвергаться предварительной очистке в контуре низкого давления. В его состав входит насос, подающий соляру из топливного бака, и фильтроэлемент. Только после фильтрации топливо может подаваться к плунжерному насосу, формирующему избыточное давление.

Качество соляры определяет надёжность работы и долговечность эксплуатации форсунок. В современных дизельных системах подачи топлива могут использоваться электрогидравлические или пьезоэлектрические приспособления. Исполнительным органом электрогидравлической форсунки является электромагнитный клапан. Приводным элементом пьезоэлектрической форсунки служит пьезокристалл, срабатывающий при подаче на него напряжения.

К достоинствам первой категории форсунок, которые являются фирменной «фишкой» систем «Common Rail» от «Bosch», следует отнести простоту конструкции и низкую стоимость. При возникновении неисправности, этот элемент обычно не подлежит разборке и ремонту, а просто заменяется на новый. Благодаря этому устройства «Bosch Common Rail», считаются более ремонтопригодными и менее критичными к качеству топлива.

Вторая категория (пьезомеханические форсунки) впрыскных устройств имеет большее быстродействие и повышенную надежность. Однако пьезофорсунки компаний Delphi и Bosch считаются не ремонтируемыми, а в изделиях Siemens Continental применяются наконечники, размер фильеры которых можно восстановить.

Стоимость форсунок также зависит от категории. Например, электрогидравлическая ремонтируемая форсунка от Bosch стоит в пределах 200 —250 долларов США, в то время как пьезоэлектрическое изделие этого же производителя обойдется автовладельцу в сумму эквивалентную 300,0 североамериканским долларов. При этом ресурс обеих категорий примерно равен 200 тыс. км. пробега и зависит от модификации дизельного двигателя.

Особенности работы форсунков Common Rail

Как показывает опыт эксплуатации, на качество и долговечность работы (моторесурс) форсунок, во многом определяющих экономичность дизельного движка и токсичность выхлопных газов, оказывает их конструкция и фирма-изготовитель. Поэтому автолюбитель, еще на этапе выбора авто должен знать о преимуществах и недостатках определенных образцов. Например, на некоторые (одни из первых) модели Ford Mondeo III 2.0 TDCi и Jaguar X-Type 2.0 d установлены силовые агрегаты с системой «Коммон Рейл», форсунки которой имели конструктивные недостатки, что сказалось на востребованности этих авто. На Западе автомобилисты, как огня, избегали покупок транспортных средств Mercedes E250 CDI W212, с форсунками Delphi. Автомобилестроители быстро отреагировали на это и пошли двумя путями:

  • повышением качества и надежности впрыскных устройств;
  • реализацией возможности установки в топливной системе оборудования от различных производителей.

Турбированный дизель 1.6 HDi/TDCi, при установке на различные модели Citroën, Peugeot и Ford, мог быть укомплектован четырьмя разновидностями форсунок. Победила продукция концерна Robert Bosch GmbH — устройства с электрогидравлическим принципом работы. Однако по мнению многих автовладельцев наиболее долговечными являются японские форсунки от DENSO Corporation. Они устанавливаются на различные типы турбированных дизелей, которые входят в состав силового агрегата различных модификаций Mitsubishi, Mazda и Nissan. В последнее время, налажено поступление на рынок ремкомплектов и многие сервисные службы осуществляют ремонт этих изделий, что обходится значительно дешевле стоимости новой форсунки, которая составляет около 450 североамериканских долларов.

Выводы

Система подачи дизельного топлива Common Rail на сегодняшний день считается одной из наиболее надежных, применяемых в силовых агрегатах современных легковых авто. Однако ее долговечность и качество эксплуатационных параметров зависит от соблюдения правил эксплуатации и своевременного выполнения регламента технического обслуживания.

 

365cars.ru

Common Rail: дизельный впрыск — Авто-потроха: что у машинок внутри?

Раскрыть...

Упрощённо конструкцию Common Rail можно описать так:

  • топливо, готовое для впрыска, постоянно находится под высоким давлением в рампе, куда оно нагнетается специальным насосом сразу же, как только двигатель начинает совершать первые обороты;
  • по топливопроводам топливо под общим давлением постоянно поступает к форсункам;
  • форсунки открываются для впрыска по командам ЭБУ.

В целом Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков.

В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы. Подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр тонкой очистки и доставляет под давлением 6–7 бар к контуру высокого давления (ТНВД). Он либо шестеренчатый и тогда встроен в корпус ТНВД, либо электрический и находится в модуле топливозаборника или в магистрали.

Контур высокого давления состоит из ТНВД с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком давления, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным. ТНВД подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении (обеспечено контрольным клапаном). Если контрольный клапан ТНВД открывается (по команде ЭБУ), топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает обратно в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный либо пьезокристаллический клапан).

На современных дизелях Common Rail применяют ТНВД радиально-плунжерного или плунжерного типа (компактное устройство с одним, двумя или тремя плунжерами и механическим приводом). Корпус ТНВД — из алюминиевого сплава, гильзы плунжеров стальные. Чтобы на холостом ходу и при малых нагрузках насос не гонял топливо зря, на некоторых трехплунжерных ТНВД автоматически отключается одна секция, а двухплунжерные регулируются дозирующими устройствами (клапан дозирования топлива, управляет количеством топлива на входе ТНВД в зависимости от потребностей двигателя).

Уже в режиме прокрутки коленвала стартером ТНВД создает пусковое давление 350–400 атмосфер. На минимальных оборотах холостого хода — до 500–600 атмосфер, а при максимальной нагрузке — до 3000 атмосфер. Величину рабочего давления задает регулятор, расположенный на корпусе ТНВД либо на рампе и подчиненный ЭБУ двигателя на основе сигналов датчика давления в рампе.

Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам.

Форсунка непосредственно осуществляет впрыск топлива в камеру сгорания двигателя по командам ЭБУ. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. Используются электрогидравлические форсунки (клапан электромагнитного типа, относительно «медленный») или пьезофорсунки (клапан на основе пьезокристаллов, обладающий значительно более высоким быстродействием). На современных двигателях успешно применяются оба варианта. Золотник сжимает пружину, игла форсунки открывает путь топливу — и оно впрыскивается в камеру сгорания. Впрыск продолжается, пока клапан форсунки не отключится по команде ЭБУ. Таким образом, именно ЭБУ определяет время начала впрыска и его продолжительность (т.е. — количество топлива в цилиндре), анализируя показания датчиков и производя постоянный контроль работоспособности системы.

В системе управления используется множество датчиков: оборотов двигателя, положения коленчатого вала (датчик Холла), положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха и охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд).

[свернуть]

carguts.ru

Принцип работы Common Rail: особенности и преимущества

Заголовок

Топливная система впрыска Common Rail регулирует и контролирует подачу горючего. Она получила большое распространение среди дизельных двигателей. Предпосылкой к появлению Common Rail стала тяжелая экологическая ситуация. В воздух выбрасывалось слишком много токсичных отходов, которые производили дизельные агрегаты. Основным плюсом системы стал принцип ее работы, а также экономия топлива и увеличение мощности двигателя.

Common rail

Экологичная система

Стоит подробнее остановиться на экологичности Common Rail. Первым и очень важным плюсом является максимальная отдача при сгорании топлива. Дизель начинает работать в оптимальном режиме, на полную мощность. Благодаря этому принципу работы выбросы токсичных химикатов в воздух существенно сокращаются.

Common Rail явилась мощной поддержкой развития дизельных двигателей, именно из-за сокращения вредного выхлопа в атмосферу. При этом прогресс не стоит на месте и с каждым годом она совершенствуется и становится еще более эффективной и безопасной.

Принцип работы

В основе принципа работы Common Rail лежит система подачи горючего к форсункам от топливной рампы. Это происходит под высоким давлением, независимо от частоты вращения коленвала или от количества топлива, которое впрыскивается в систему. Впрыскивание происходит через форсунки после подачи сигнала от контроллера, за счет встроенных магнитов, которые активируются блоком управления.

Топливная система впрыска Common Rail особенна тем, что использует аккумуляторный узел, содержащий распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки.

Принцип прост. Заданная программа передает сигнал к магнитам форсунок, а те, в свою очередь, впрыскивают горючее в камеру сгорания.

Работающий распределительный узел, который создает высокое давление и узел, впрыскивающий топливо, дают повышенную точность управления процессом сжигания и увеличению объема впрыска.

Как устроена система впрыска

Основные части Common Rail это:

  • Контур низкого давления, состоящий из топливного бака, подкачивающего насоса, топливного фильтра и соединительных трубопроводов;
  • Контур высокого давления (ВД) комплектуется насосом ВД, с контрольным клапаном, аккумуляторным узлом ВД, иначе именуемого рампой, форсунками и трубопроводов ВД;
  • Датчики.

Части common rail

Порядок работы

Особе внимание следует уделить устройству аккумуляторного узла. Это довольно длинная труба, имеющая поперечные штуцеры, к которым присоединяются форсунки.

Не менее интересен электронный блок управления. Принцип его работы заключается в получении электрического импульса от ряда датчиков:

  1. Положения коленвала.
  2. Положения распредвала.
  3. Датчика перемещения педали Газ.
  4. Датчиков температуры воздуха и охлаждающей жидкости.
  5. Измерителя массового расхода воздуха.
  6. Показателя давления горючего в аккумуляторном узле.

При помощи этих датчиков вычисляется объем горючего, которое необходимо подавать на впрыск. Распознает и считывает эту информацию электронный блок управления. Он подает сигнал к началу впрыска, а также контролирует длительность работы форсунок и вносит коррективы в работу всей топливной системы.

Фильтруется топливо в контуре низкого давления, благодаря подкачивающему насосу оно засасывается из бака и проходит очистку. Только после этого топливо поступает к контуру ВД, где благодаря насосу ВД, подается в аккумуляторный узел при огромном давлении более 130 миллиампер. Активно участвует в этом процессе контрольный клапан.

Клапан открывается при получении сигнала от блока управления и отправляет горючее в топливный бак, через сливной трубопровод. Аккумуляторный узел соединен со всеми форсунками и трубопроводом и с помощью магнита (соленоида) начинает впрыск топлива в нужный цилиндр. Так работает эта сложная, но очень востребованная система.

Подводя итоги можно сказать, что сердцем и мозгом системы является блок электронного управления.

Он участвует во всех процессах, происходящих в Common Rail, полностью контролирует время, количество и продолжительность впрысков горючего. Соединяет воедино все составляющие топливной системы, подобно мозгу, управляющему центральной нервной системой живых организмов.

Похожие статьи:

autodont.ru