Система коммон рейл принцип работы – Топливная система Common Rail — что это такое? Устройство и принцип работы

Содержание

Топливная система Common Rail — что это такое? Устройство и принцип работы

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ. Расскажем что такое «коммон рейл», её устройство и принцип работы.

Что это такое
Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин «коммон рейл» можно перевести как «общая магистраль». Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает на 40 процентов. Это не все достоинства. Отмечается уменьшение шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и каждый второй современный автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой.

К недостаткам относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему авто, которая выполнена с большой точностью, управляемые форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях «коммон рейл» использование качественного топлива является обязательным условием.

Принцип работы
Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленвала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления. Особенность «коммон рейл» — использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания.
Устройство. Из чего состоит

Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого и высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.


Контур высокого давления состоит из насоса (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов. Рампа представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным. Электронный блок управления авто получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.


В контуре высокого давления насос подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с рампой отдельным трубопроводом, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).

При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в рампе топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

Благодаря высокой точности электронного управления и повышенному давлению впрыска, сгорание топлива в моторе происходит с максимальной отдачей. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопа. Common Rail повлёк развитие дизелей, т.к. экологические нормы по токсичности повышаются и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

Что такое система впрыска Common Rail. Особенности и принцип работы

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 впрыска под высоким давлением Коммон Рейл не заканчиваются. Данная система отмечается уменьшением шума при работе мотора, при этом крутящий момент дизельного двигателя повышается 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 можно 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 системы Common Rail

Система Коммон Рейл по своему устройству значительно отличается от классических топливных систем, например FSI или GDI. Система впрыска функционирующая под высоким давлением Common 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 давлением Common 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.

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.


Топливная система COMMON RAIL – что это такое?

COMMON RAIL – это дизельная топливная система нового поколения, получившая широкое распространение в связи с ужесточением экологических норм. Помимо снижения уровня токсичности выхлопа, этот тип впрыска позволяет обеспечить требуемую мощности двигателя при минимальной подаче топлива.  В дословном переводе «common rail» читается как «единая магистраль». Рассмотрим основные отличия, принцип работы и особенности конструкции системы.

Особенности

Топливная система Common RailОдним из наиболее явных отличий топливной системы Common Rail является наличие общей магистрали, расположенной между форсунками и ТНВД, выполняющей функцию аккумулятора горючего. В отличие от схемы, в которой насос напрямую распределял смесь по форсункам, в данной конструкции его роль ограничивается закачиванием дизеля в трубопровод. Еще одной особенностью является электронная система управления дозирования топлива в распылителях. 

Однако основным отличием системы нового поколения является значительно более высокое давление впрыска, которое определяет качество и равномерность распределения факела. Этот фактор является ключевым аспектом формирования смеси и ее последующего возгорания, что и определяет эффективность работы двигателя. Так, использование современных топливных систем Common Rail позволяет обеспечить почти до 40% прироста мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении уровня шума и расхода горючего до 15%. Помимо этого увеличивается и крутящий момент силового агрегата.

Высокая технологичность конструкции обуславливает требовательность данной системы впрыска к качеству горючего. Мелкие абразивные частицы, попавшие в топливную магистраль, могут вывести из строя аппаратуру, изготовленную с высокой точностью.

Принцип работы топливной системы Common Rail

Принцип действия топливной системы Common Rail заключается в подаче горючего к распылителям от рампы, которая выполняет функцию предварительного аккумулятора высокого давления. Схема работы оборудования схожа с технологией старых топливопроводов. Насос подкачки забирает дизель из бака и отправляет к ТНВД, который нагнетает давление в магистрали и снабжает горючим распылители, в необходимый момент впрыскивающим его в цилиндры. 

Принцип работы топливной системы Common Rail

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

  • Топливоподкачивающий насос.
  • Топливный фильтр.
  • Топливный насос высокого давления.
  • Клапан дозировки.
  • Датчик давлений топлива в рампе.
  • Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
  • Регулятор давления (контрольный клапан).
  • Инжекторы.

Электронное управление позволило организовать двухступенчатую схему подкачки строго дозированных порций топлива. На первом этапе в камеру поступает минимально необходимая доза (порядка 1 мг), воспламенение которой повышает температуру в замкнутом объеме, после чего в него впрыскивается основная часть горючего. Такая схема дает возможность обеспечить плавное нарастание давления в камере, вследствие чего силовой агрегат функционирует мягче и значительно снижается уровень шума при его работе. 

На основании поступающих от датчиков данных система определяет необходимое количество топлива, которое забирается из бака через дозирующий клапан. Таким образом, топливо вначале попадает в насос, а через него – во «временный аккумулятор». За поддержание необходимого уровня давления в рампе отвечает соответствующий регулятор. В заданный момент времени управляющий блок посылает команду к форсункам, и те на определенный срок открывают заслонки. В зависимости от режима эксплуатации силового агрегата, система может в некоторых пределах автоматически менять показатели давления и объем топлива. Давление рассчитывается и поддерживается вне зависимости от скорости вращения коленвала и количества подаваемого горючего. Распылители подают смесь в цилиндры, получая управляющий сигнал от электронного блока к соленоиду. 

Использование разделенного цикла воспламенений в дизельных топливных системах позволяет поднять крутящий момент на низких оборотах коленвала до 25% при одновременном уменьшении потребления горючего на 20%. Помимо этого, понижается степень выхода сажи в выхлоп, а звук работы двигателя становится значительно тише.

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.

Перспективы развития

Технологический потенциал топливной системы Common Rail дал новый импульс развитию дизельных двигателей в условиях перманентно повышающихся стандартов по токсичности. Благодаря контролю высокоточной электроники и значительному давлению при впрыске сгорание смеси происходит с максимальной отдачей, что обеспечивает оптимальную работу силового агрегата на каждом из режимов работы. Дальнейшее технологическое развитие системы напрямую связано с повышением норм экологической безопасности.

Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

Популярность дизельных двигателей объясняется сочетанием экономичности и высокого КПД. Одной из причин впечатляющих эксплуатационных характеристик стала разработка системы впрыска Common Rail, которая совершенно заслуженно входит в число наиболее прогрессивных и передовых технологий подачи топлива в силовую установку. Сегодня ею оборудованы практически все дизельные ДВС, которые используются на транспортных средствах различного вида, начиная с автомобилей и заканчивая мощными сельскохозяйственными или дорожно-строительными машинами.

 

Определение

 

Common Rail представляет собой систему впрыска топлива для дизельного двигателя. Главной отличительной особенностью выступает общая магистраль или рампа, расположенная между ТНВД и форсунками. Именно она и дала название устройству, так как common rail переводится в английского как «общий путь» или «общая магистраль». Такая конструкция позволяет подавать дизтопливо под давлением, увеличивая общую эффективность работы двигателя.

Датой появления системы считается 1996 год, когда разработка компании Bosch была впервые установлена на серийный автомобиль. Популярность двигателей, оснащенных Common Rail, объясняется способностью достигать требуемой мощности при низком потреблении дизельного топлива. По стандартным оценкам использование системы уменьшает расход солярки на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя на 40%.

Дополнительным и в современных условиях весьма важным достоинством рассматриваемой конструкции подачи топлива выступает соответствие современных экологическим стандартам. Заметное уменьшение токсичности выхлопных газов и низкий уровень издаваемое в процессе эксплуатации шума – вот еще две не менее серьезные причины востребованности и широкого распространения дизельных двигателей с использованием Common Rail.

 

Конструктивные особенности

 

Устройство Common Rail в значительной степени напоминает систему подачи топлива в инжекторных бензиновых двигателях. Перед впрыском дизельного топлива в цилиндры происходит аккумулирование давления, в результате чего такую конструкцию нередко называют аккумуляторной топливной системой.

Конструкция Common Rail предусматривает три основных элемента: стандартные для любого дизельного двигателя контуры высокого и низкого давления, а также дополняющий их электронный блок контроля и управления. Контур низкого давления практически не отличается от обычных системы и состоит из стандартного набора частей, включающего:

  • топливный бак;
  • топливный фильтр;
  • подкачивающий насос;
  • комплект соединительных трубопроводов.

Основные отличия Common Rail от обычного дизельного двигателя заключаются в устройстве контура высокого давления, состоящего из таких элементов:

  • насос, который заменяет стандартный ТНВД и оснащается контрольным клапаном;
  • аккумуляторный узел или рампа, также оборудованная датчиком для контроля давления. Она изготавливается в виде достаточно длинной двухслойной трубы, на которой размещаются штуцеры, предназначенные для фиксации форсунок;
  • форсунки;
  • комплект соединительных трубопроводов.

Важное значение для эффективной эксплуатации рассматриваемой системы имеет работа электронного блока управления или ЭБУ. Он включает в себя несколько датчиков, в автоматическом режиме передающих сигналы о следующих параметрах и характеристиках двигателя:

  • положения распределительного и коленчатого вала;
  • положение педали «газа»;
  • уровень давления наддува;
  • температура воздуха и охлаждающей жидкости;
  • уровень давления топлива;
  • массовый расход воздуха.

Анализ полученных данных производится ЭБУ также в автоматическом режиме, результатом чего становятся определение требуемого количества топлива, времени открытия форсунки и других рабочих параметров системы. После этого подается команда на начало впрыска и цикл повторяется по новой.

 

Принцип действия Коммон Рейл

 

Описанное выше устройство Common Rail обеспечивает простую и при этом эффективную работу двигателя. Сначала подкачивающий насос, входящий в контур низкого давления, засасывает дизельное топливо из бака. Далее оно очищается, проходя через фильтр, и поступает в контур высокого давления.

Затем горючее перемещается в аккумуляторный узел, где его давление повышается. Максимальное значение этого показателя составляет 135 МПа и контролируется автоматикой. После поступления команды от ЭБУ на впрыск контролирующий клапан открывается и топливо поступает бак через трубопроводы, соединенные с форсунками на рампе. На каждой форсунке устанавливается отдельный электромагнитный клапан или соленоид, управляющий ее работой, что является еще одной важной отличительной особенностью системы.

Наличие в системе ЭБУ позволяет с высоким уровнем точности управлять как параметрами давления топлива, так и количеством сжигаемого горючего. Следствием этого выступает максимальная отдача при сгорании топлива, которая сопровождается уменьшением его расхода при одновременном увеличении КПД дизельного двигателя. В качестве приятного и полезного бонуса происходит сокращение токсичности выхлопа.

 

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.

Система Common rail: принцип работы и самостоятельная диагностика

Учёные, занимающиеся разработкой современных двигателей, стремятся максимально оптимизировать работу агрегата внутреннего сгорания. Улучшения, которые реализуются в дизельных двигателях, направлены прежде всего на снижение потребления топлива, увеличения мощности и уменьшения концентрации вредных веществ в отработанных газах.

Все перечисленные требования можно с успехом реализовать на практике, если для впрыска дизельного топлива использовать систему «Коммон рейл»

Принцип работы системы «Коммон рейл»

Как работает система common railing

Название системы впрыска топлива «Common Rail» переводится с английского, как «общая магистраль». Данный термин очень точно характеризует принцип подачи топлива к форсункам двигателя. Давление в топливной системе Коммон рейл может достигать 2 000 атмосфер. Чтобы обеспечить доставку топлива к форсункам, в систему питания «Коммон рейл делфи» устанавливается аккумулятор, в котором дизельное топливо находится под постоянным высоким давлением.

Форсунки common rail представляют собой устройство с электромагнитным способом открытия игольчатого клапана. Электронная система позволяет с высокой точностью установить момент впрыска топлива, что делает работу двигателя максимально производительной.

Достоинства системы прямого впрыска топлива

Если на автомобиле установлена топливная система common rail, то эксплуатация такого транспортного средства будет обходиться значительно дешевле, в сравнении с машинами оснащёнными простыми дизельными установками, благодаря значительно меньшему расходу топлива на 100 км пробега. Для людей, заботящихся о чистоте окружающей среды, приобретение автомобиля, оснащённого дизельным двигателем Common rail delphi, является разумной альтернативой между машиной с бензиновым двигателем и электромобилем.

Common rail уменьшает ущерб экологии

Высокие требования к деталям автомобиля, работающим на дизельном автомобиле с прямым впрыском, позволяет эксплуатировать двигатель долгое время без каких-либо дополнительных финансовых расходов.

К сожалению, система питания «Сommon rail» имеет не только достоинства, но и значительные недостатки, которые следует учитывать при эксплуатации дизеля.

Недостатки коммон рейл

Среди основных недостатков, которые могут возникнуть, при эксплуатации дизельного двигателя, оснащённого этой системой, можно назвать высокую требовательность к качеству топлива. Очень тонкие распылительные каналы форсунки, могут быть блокированы находящимися в топливе мельчайшими твёрдыми частицами. Также по причине усложнённой конструкции форсунок их замена потребуется значительно ранее, чем деталей, установленных на обычные дизельные двигатели. Топливная аппаратура, приобретение которой потребуется уже во время первого капитально ремонта, не будет стоить дёшево, и даже если осуществлять самостоятельный ремонт форсунок common rail, потребуется потратить немалые финансовые средства на приобретение запчастей, инструментов и оборудования для проведения ремонтных и диагностических работ. Сommon rail своими руками, в гаражных условиях, очень сложно настроить и отремонтировать, а мастерской, в которой имелись бы квалифицированные специалисты, может не оказаться в непосредственной близости от стоянки транспортного средства. Самостоятельная регулировка такой системы возможна только при наличии знаний об устройстве дизельного двигателя.

 Диагностика системы «Коммон рейл»

Диагностика common rail

Высокое качество запчастей, которые изготавливаются для системы Common rail delphi, позволяет осуществить полное восстановление работоспособности двигателя. После большого пробега либо при эксплуатации двигателя на топливе неудовлетворительного качества возможны различные негативные проявления в работе агрегата. Неисправность системы Common rail delphi может проявляться следующими «симптомами»:

  • Нестабильной работой двигателя на «холостых» оборотах;
  • Двигатель не развивает полной мощности;
  • При движении автомобиля наблюдаются рывки и толчки, а при попытке ускорения — провалы.

Данные проявления, могут сопровождаться чрезмерной шумностью двигателя, а также значительным увеличением расхода топлива.

Если двигатель автомобиля с установленной системой common rail denso стал работать нестабильно, то дальнейшая эксплуатация приведёт только к усугублению проблемы, поэтому следует незамедлительно обратиться в специализированный сервис для осуществления диагностики дизеля.

Современная диагностика common rail осуществляется с применением компьютеризированного комплекса, который позволяет точно определить проблемную форсунку. Производить диагностику многочисленных датчиков системы «Коммон рейл денсо» должен только квалифицированный специалист, который в состоянии однозначно интерпретировать показания электронных диагностических приборов.

При выявлении серьёзных неисправностей, система впрыска common rail должна быть отремонтирована опытным мастером.

Самостоятельная диагностика

При отсутствии дорогостоящей аппаратуры в гаражных условиях можно осуществить некоторые диагностические мероприятия самостоятельно. Если двигатель не заводится или, запустившись, работает крайне нестабильно, то первое, что можно испытать на исправность — калильные свечи.

Свечи

Свечи накала очень просто проверить, если пропустить через них напряжение двенадцать вольт, а на выходе подключить лампу накаливания такого же напряжения мощностью 20 — 60 В. Если лампа будет ярко светиться, то свеча исправна, при тусклом свечении или его отсутствии потребуется заменить неисправную деталь.

Если при попытке завести дизельный двигатель не происходит воспламенение рабочей смеси, то следует проверить топливную систему на наличие в ней топлива. Давление, при котором система питания common rail delphi может обеспечить стабильный запуск агрегата, должно быть не менее 150 атмосфер. Проверка топливной системы осуществляется в такой последовательности:

  1. Необходимо тщательно осмотреть топливную рейку и все топливные трубки. При выявлении утечки топлива из системы необходимо незамедлительно восстановить герметичность участка топливопровода;
  2. Следует отпустить на несколько оборотов штуцер ведущий к одной из форсунок, провернуть двигатель стартером на несколько оборотов и по вытекающему из этого места топливу убедиться в работоспособности насоса высокого давления. Если в системе питания будет отсутствовать топливо, или его давление будет отличаться в меньшую сторону от минимально необходимого, то потребуется проверить ТНВД, а также насос подкачки, который осуществляет перекачку топлива из бака автомобиля.

Обратный манометр

Проверка насоса низкого давления осуществляется с помощью обратного манометра. Измерительный прибор должен показать не менее минус 1,5 атмосфер. Только в этом случае будет открываться заборный клапан, и в систему начнёт поступать топливо в необходимом объёме. Дизельные топливные насосы высокого давления, лучше проверять демонтировав эту деталь с двигателя. Гаражные мастера занимающиеся самостоятельным ремонтом конструируют самодельные стенды на которых насос надёжно фиксируется и запускается с помощью электрической тяги. К насосу подводится топливный шланг с дизельным топливом, а на выходе устанавливается манометр, который позволит измерить давление в топливной системе. Измерительный прибор должен быть рассчитан на большое давление, иначе правильно диагностировать поломку насоса не получится. Работающий насос может нагнетать топливо до 2000 атмосфер, поэтому следует все соединительные муфты надёжно закрепить, прежде чем включать систему. Такая схема позволит определить исправность насоса высокого давления. Если деталь окажется неисправной, то следует произвести её замену либо отремонтировать насос на станции технического обслуживания.

Не следует опасаться использовать новейшие технологии в повседневной жизни. В ближайшем будущем каждый дизельный двигатель будет оборудован системой Common rail delphi, поэтому приобретая автомобиль с таким видом дизеля можно не опасаться за то, что силовой агрегат быстро устареет, и на него невозможно будет найти оригинальные запчасти. Если постоянно следить за качеством топлива, заливаемого в топливный бак, то количество пройденных километров до первого капитального ремонта двигателя, оснащённого системой Common rail delphi, будет исчисляться сотнями тысяч, при этом каждый пройденный километр позволит сэкономить деньги на приобретении топлива.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Топливные системы «Коммон Рейл» с электронным управлением

Качество распыливания дизельного топлива во многом предопределяет процесс его горения, а значит и образования токсичных компонентов в отработавших газах. Более качественного распыливания можно достигнуть при высоком давлении порядка 1600…2500 кгс/см2. Однако стандартные системы топливоподачи не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, поэтому в настоящее время более широкое распространение имеют топливные системы с электронным управлением – «Коммон Рейл»,  насос-форсунки и системы насос-форсунка-трубопровод.

Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением «Коммон Рейл» является разделение узла создающего давление (ТНВД – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). Аккумуляторные топливные системы применялись еще в 50-е годы на двигателях морских судов. Первым промышленным образцом аккумуляторной топливной системы с электронным управлением без мультипликаторов давления, названный коммон рейл (Common Rail) (общий путь, т.е. общая для форсунок магистраль, аккумулятор , явилась совместная разработка фирм Robert Bosch GmbH, Fiat, Elasis. В настоящее время работы по применению систем «коммон рейл»  ведутся  практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange). На серийных автомобилях с применением электронного управления они появились  в 1997 году. По сравнению с обычным дизелем система «коммон рейл» позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.

На рисунке  показана схема системы «коммон рейл»:
Схема системы питания дизельных двигателей «коммон рейл»

Рис. Схема системы питания дизельных двигателей «коммон рейл»:
1 – топливный бак; 2 – топливопроводы слива; 3 – ТНВД; 4 – регулятор давления; 5 – топливопровод высокого давления; 6 – топливоподкачивающий насос; 7 – фильтр; 8 – гидроаккумулятор; 9 – датчик давления; 10 – предохранительный клапан; 11 – электрогидравлическая форсунка; 12 – датчик педали акселератора; 13 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 14 – температурный датчик; 15 – блок управления

На рисунке показано расположение элементов системы питания «коммон рейл» на двигателе в развернутом виде.
Развернутая схема системы питания дизельного двигателя «коммон рейл»

Рис. Развернутая схема системы питания дизельного двигателя «коммон рейл»:
1 ­– ТНВД; 2 – впускной электрический клапан; 3 – электрический клапан перепуска топлива на слив; 4 – гидроаккумулятор; 5 – датчик давления; 6 – реле свечи накаливания; 7 – электронный блок управления; 8 – датчик температуры топлива; 9 – аварийный ограничитель подачи топлива; 10 – предохранительный клапан; 11 – форсунка впрыска; 12 – свеча накаливания; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – датчик давления воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – турбокомпрессор; 19 – электромеханический преобразователь регулятора рециркуляции отработавших газов;  20 – электромеханический преобразователь регулятора наддува; 21 – компрессор: 22 – разъем для электронного тестера; 23 – сигнализатор самодиагностики; 24 – датчик кондиционера; 25 – компрессор кондиционера; 26 – датчик скорости; 27 – датчик и указатель скорости; 28 – датчики трансмиссии и др.; 29 – датчик педали акселератора; 30 – панель приборов; 31 – АКБ; 32 –  топливный бак с электрическим топливоподкачивающим насосом; 33 – фильтр тонкой очистки.

Принцип работы «Коммон Рейл»

Принцип работы системы заключается в следующем. 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. Этот насос  напрямую связан с распределительным валом и срабатывает при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота. В нем размещают также регулятор производительности и подкачивающий насос. От ТНВД топливо под большим давлением  поступает в гидроаккумулятор 8, откуда под высоким давлением поступает на электро или пьезогидравлические форсунки 11. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак 1 через топливопроводы слива 2. Блок управления 15, получая информацию по входным параметрам (с датчиков), задает значения выходных параметров используя заложенную программу (воздействует на исполнительные механизмы), что в целом необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.

Количество топлива подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки зависит от сигнала электронного блока управления 15, в зависимости от режима работы двигателя. В блок управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя, датчика положения педали акселератора, датчика расходомера воздуха, датчика давления воздуха и др.

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.

Система «коммон рейл»  подвергает моторное масло большим нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть поршней нагревается гораздо сильнее, чем у традиционного дизельного двигателя. Верхняя часть поршня у традиционного двигателя непосредственного впрыска нагревается до 320-350°C, при системе «коммон рейл» свыше 400°С, то есть моторное масло выгорает значительно быстрее. В результате в таких двигателях возникает потребность в синтетических маслах, или, по крайней мере, в полусинтетических материалах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *