Как работает система коммон рейл – Система впрыска Common Rail

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

схема коммон рейл

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.схема

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.схема
  • 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.пьезо форсунки

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.ТНВД

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

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail – это современная система впрыска дизельных двигателей. Работа системы Common Rail заключается в подаче топлива к форсункам от топливной рампы. Система впрыска была разработана специалистами фирмы Bosch.

Система Common Rail обеспечивает снижение расхода топлива, уменьшает шум работы дизельного двигателя и снижает выброс отработавших газов в атмосферу. Основное преимущество системы Common Rail — широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, чего удалось достичь благодаря разделению процессов создания давления и впрыска.

Устройство системы впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет собой контур высокого давления  системы питания дизельного двигателя. Дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Rail состоит из: топливного насоса высокого давления (ТНВД), дозирующего клапана, регулятора давления топлива, топливной рампы и форсунок. Все элементы объединены топливопроводами.

common

1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр; 3 – топливный насос высокого давления; 4 – топливопроводы; 5 — датчик давления топлива; 6 — топливная рампа; 7 — регулятор давления топлива; 8 – форсунки; 9 — электронный блок управления; 10 — сигналы от датчиков; 11 — усилительный блок.

ТНВД предназначен для образования высокого давления топлива в топливной рампе. На современных автомобиля применяют ТНВД плунжерного типа. Регулятор давления изменяет подачу топлива к ТНВД в зависимости от режима работы двигателя.

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

Топливная рампа служит для накопления и поддержания высокого давления топлива, балансировки колебаний давления, распределения топлива по форсункам.

Форсунка — элемент системы впрыска, который отвечает за впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки соединены с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе Common Rail применяются пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки.

Управление системой впрыска Common Rail осуществляет электронная система управления в дизеле, которая состоит из датчиков электронного управления.

Основные исполнительные механизмы системы впрыска Common Rail: форсунки, дозирующий клапан и регулятор давления топлива.

Как работает система впрыска Common Rail

На блок управления двигателя подается сигнал от датчиков, благодаря которым регулируется необходимое количество топлива, которое подается топливным насосом высокого давления через клапан дозирования топлива. ТНВД накачивает топливо в топливную рампу.

В определенный момент блок управления двигателем подает команду открытия клапана форсунки. Таким образом, блок управления управляет системой впрыска в зависимости от режимов работы двигателя.

Чтобы добиться высокой эффективности работы двигателя в системе Common Rail применяют многократный впрыск топлива на протяжении одного цикла работы двигателя. Виды впрысков: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

  • два предварительных впрыска — на холостом ходу;
  • один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
  • предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке.

Основной впрыск реализует работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для регенирации сажевого фильтра за счет повышения температуры отработавших газов.

Система следует следующему принципу, чем выше давление, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за один и тот же промежуток времени, что приведет к увеличению мощности.

www.autoezda.com

это просто и надежно? Разбираемся в тонкостях

 21.09.2017

Common Rail по-французски: это просто и надежно? Разбираемся в тонкостях

 

Концерн PSA первым представил дизельный двигатель с аккумуляторной системой впрыска топлива, более известной как Common Rail (переводится как «общая рампа»). Суть новой системы впрыска, разработанной для концерна PSD компанией Bosch, состоит в том, что топливный насос высокого давления подает (ТНВД) топливо в общую рампу (аккумулятор), откуда оно распределяется по форсункам. ТНВД в такой системе отвечает только за подачу топлива под заданным давлением, а количество топлива, подаваемого в камеры сгорания, регулируется форсунками – продолжительностью открытия их клапана. В течение одного цикла работы двигателя топливо впрыскивается несколько раз.

 

Система Common Rail сделала дизеля тише, экономичнее, мощнее и даже надежнее. Итак, первый двигатель с Common Rail появился в 1998 году. Это 4-цилиндровый 8-клапанный турбодизель, не оснащавшийся интеркулером и сажевым фильтром. Блок двигателя чугунный, но без съемных гильз. Головка блока сделана из алюминиевого сплава. Клапана с гидравлическими толкателями, которые исключают необходимость ручной регулировки тепловых зазоров. Привод ГРМ (в который помимо распредвала и помпы также входит ТНВД) – зубчатым ремнем.

 

 

 

 

Мощность двигателя составляет 90 л.с. Мотор носит обозначение DW10 TD (RHY) и относится к более известной в обиходе линейке HDI. Позже мотор оснастили интеркулером, что позволило увеличить мощность до 109 л.с. Такой двигатель носит обозначение DW10 ATED (RHZ). С 2001 года выпускную систему этих моторов стали оснащать сажевым фильтром. Блоки цилиндров двигателей DW10 ATED и DW10TD идентичны. Машины с двигателем DW10TD обычно ценятся больше, т.к. данный силовой агрегат не оснащается сажевым фильтром и двухмассовым маховиком, турбонагнетатель тут проще – без изменяемой геометрии направляющего аппарата турбинной части. При этом тяговые характеристики 90-сильного мотора вполне устраивают его владельцев. Крутящий момент в максимальные 205 Нм доступен уже при 1750 об/мин – на его волне автомобиль ускоряются бодро и резво. Расход топлива радует владельцев – в среднем можно запросто уложиться в 8 л/100 км. На трассе – 5 л/100 км.

 

 

 

 

Надежность и ремонтопригодность

 

Оба силовых агрегата считаются надежными и некапризными. Если двигатели DW10TD (RHY)  и DW10 ATED (RHZ) заправлять хорошим топливом и обслуживать у грамотных специалистов, они легко ходят 400.000 – 500.000 км. Детали к этим моторам не пользуются особым спросом. Так, например, за форсунки просят около $50, за ТНВД – порядка $150, а контрактный двигатель можно купить за $200. Если вдруг мотор DW10TD (RHY) довели до того, что потребовался ремонт поршневой группы, лучше сразу искать мотор («столбик») или блок цилиндров – разборка и замена обойдется гораздо дешевле, причем можно быть на 100% уверенным в том, что состояние даже «б/ушного» блока будет очень хорошим.

 

Типичные «болячки»

 

Характерные неполадки мотора DW10TD (RHY) хорошо известны и в целом малочисленны. Самым не долгоиграющим (если топливная система Bosch CP1) элементом является подкачивающий топливный насос, отвечающий за подачу топлива из бака к ТНВД. Этот насос подает топливо под давлением порядка 1 атм. Моторчик насоса служит порядка 150.000 км. Обычно выходят из строя щетки электромотора, возможен также выход из строя его реле (находится под капотом) или банальное засорение сетки грубой очистки. Признаки поломки можно определить на слух: моторчик насоса стоит под задним сиденьем и при включении зажигания издает характерный жужжащий звук, который слышен в салоне. Насос с разборки предлагают за $30-50, оригинальный новый примерно втрое дороже.

 

 

 

 

Также может выходить из строя регулятор, контролирующий давление в общей рампе. Признаки скорого его выхода из строя заключаются в неуверенном запуске мотора. Также известны случаи, когда после выключения зажигания мотор продолжает работать буквально пару секунд. Это внешние признаки поломки регулятора, на которые может обратить внимание владелец автомобиля. В условиях СТО также обнаруживается непостоянное или низкое давление в рампе Common Rail. Часто в неполадках, связанных с регулятором давления, виновато засорение его сеточки. Регулятор с сеткой грубой очистки появился на моторах DW10TD после 2001 года. Чистка сеточки – в идеале в ультразвуковой ванне – обычно решает описанные выше проблемы.

 

ТНВД мотора DW10TD довольно редко становится виновником проблем. Прежде всего стоит проверить насос подкачки и регулятор давления. Если они исправны, следует искать проблему именно в ТНВД – придется обращаться к специалистам.

 

Отдельного упоминания заслуживает топливная система Siemens SID 801, которой была укомплектована малая часть моторов DW10TD (RHY). Узнать, топливная система какого поставщика установлена на двигатель, можно посмотрев обозначения на блоке управления («мозгах»), проверив наличие насоса подкачки под сиденьем (если есть – топливная система от Bosch) или проверив VIN.

 

 

 

 

Bosch или Siemens?

 

Принципиальное устройство топливных систем Bosch CP1 и Siemens SID 801 одинаково. Однако подкачивающий насос Siemens SID 801 встроен прямо в ТНВД. «Подкачка» легко завоздушивается: чаще всего это случается, если владелец насухо выезжает бак. Или же после неквалифицированной замены топливного фильтра. При завоздушивании зависает клапан регулировки низкого давления. Мотор не запускается, прокачка топлива не помогает. Для устранения проблемы приходится обращаться на СТО, где снимут ТНВД и отремонтируют клапан. Кстати, полный ресурсный ремонт ТНВД Siemens обойдется в разы дороже, чем ремонт ТНВД Bosch CP1 и займет дольше времени – из-за малой распространенности детали к этой топливной системе доступны в основном под заказ. Да и на разборках их практически не найти.

 

Одним словом, ранние экземпляры моторов с Common Rail сконструированы просто и надежно. Они радуют владельцев экономичностью и неприхотливостью. Если есть выбор, лучше предпочесть 90-сильный силовой агрегат с топливной системой Bosch CP1.

autostrong-m.by

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *