Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель комон рейл

Топливная система Common Rail (Коммон Рейл)

Многие автовладельцы, особенно те, которые ездят на автомобилях с дизельным двигателем, слышали о такой топливной системе как Common Rail (Коммон рэйл). Её главное достоинство, как говорят водители, это экономия топлива. А недостаток — более высокие требования к топливу. Однако это поверхностный взгляд на технологию. Давайте разберемся что такое система коммон рэйл, узнаем её принцип работы и отметим плюсы и минусы.

Что такое система Коммон рэйл?

Топливная система Коммон рэйл — это аккумуляторная система подачи топлива, которая применяется в автомобилях с дизельными двигателями. В переводе с английского Common Rail означает — «общая магистраль».

Ее главное отличие заключается в том, что дизельное топливо находится в магистрали (аккумуляторе) под высоким давлением благодаря насосу (ТНВД). Давление может достигать 300 МПа в зависимости от режима работы ДВС. От топливной рампы горючее подается к электрогидравлическим форсункам. Эти форсунки управляются электроникой и впрыскивают топливо непосредственно в цилиндры.

Давление в топливной системе Коммон рэйл постоянно поддерживается и не зависит от количества впрыскиваемого дизельного топлива, а также от частоты вращения коленчатого вала. Это важное отличие от традиционных систем с низким давление подачи горючего.

Устройство и принцип работы Коммон рейл

В конструкции топливной системы Коммон рейл задействованы два насоса: низкого и высокого давления. С помощью первого насоса дизельное топливо забирается из топливного бака автомобиля. Это горючее подается через топливный фильтр во второй насос (ТНВД). Насос высокого давления подает топливо в общую магистраль, играющую роль аккумулятора. Производительность топливного насоса контролирует блок управления, который отвечает за поддержание нужного давления в системе по мере того, как расходуется топливо.

Дизельное топливо, предназначенное для впрыска, находится в рампе постоянно под высоким давлением. С помощью топливопроводов оно поступает к каждой форсунке со встроенным управляющим клапаном — пьезоэлектрическим или электромагнитным. Открываются клапаны по команде блока управления, в результате чего и происходит впрыск нужной порции топлива в цилиндры двигателя автомобиля.

Преимущества системы Коммон рэйл

Считается, что система коммон рэйл была разработана вследствие ужесточения экологических норм, поэтому одним из её достоинств называют снижение выброса вредных веществ в атмосферу.

Коме того, благодаря особенностям работы топливной системы возрастает мощность двигателя автомобиля почти на 40%, а расход топлива снижается на 15%. Дело в том, что аккумуляторный принцип работы позволяет точно регулировать начало и конец подачи топлива с помощью электронного блока управления. В результате горючее дозируется и подается несколькими порциями с целью более полного сгорания. Если раньше (в прошлых системах) использовался двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации топлива. Современные системы применяют уже до 9 фаз впрыска за 1 цикл.

Водители, которые ездят на машинах с Common Rail отмечают снижение шума работы дизеля, хотя крутящий момент увеличивается.

Однако у комон рейл есть и недостатки, которые несколько портят положительную картину работы системы. Давайте их перечислим:

    — Более высокие требования, в отличие от традиционных систем, к качеству и чистоте дизельного топлива. Дело в том, что посторонние мелкие частицы, если попадут в магистраль, могут вывести из строя форсунки. Поэтому качественное горючее для CR является обязательным условием бесперебойной работы.
    — Наличие в конструкции большого количества датчиков и различных элементов управления, что делает всю систему несколько сложной. Также сложность форсунок.
    — Высокие цены на детали и запасные части.
    — Топливная система не будет работать при нарушении герметичности хотя бы одного элемента высокого давления, например, одной форсунки.

Популярность использования системы

Система коммон рэйл в наше время не является какой-то экзотической или малораспространенной, а повсеместно используется при производстве автомобилей с дизельными двигателями. По статистике до 90% всех выпускаемых дизелей оснащают именно ей. Причем доля таких машин растет.

В свое время компания Robert Bosch GmbH сделала прогноз, что доля системы Common Rail на автомобильном рынке будет расти и в 2016 году составит 83%. Хотя в 2008 году эта доля была всего 24%. Так что все больше производителей двигателей осваивают аккумуляторные системы.

Перечислим некоторые из них:

    Volkswagen Group — TDI;
    Daimler — CDI, CRD;
    Hyundai и Kia — CRDi (Common Rail Direct Injection);
    Fiat — JTD, Ecotec CDTi, TTiD, DdiS;
    Ford Motor — TDCi;
    General Motors — CDTi, VCDi;

Дизельные двигатели оснащаются такой системой в строительстве судов и производстве железнодорожных локомотивов.

Читать еще:  Двигатель 3ur fe характеристики

Несколько поколений коммон рейл

Интересно, что первое поколение системы коммон рейл появилось в 1999-м году. Она имела давление — 145 МПа. Спустя два года было разработано следующее поколение, которое имело уже 160 Мпа. В 2005 году появилась Common Rail 3, а потом уже система 4-го поколения, где магистраль работает под давлением 220 Мпа.

Что такое Common Rail?

Это система подачи топливной смеси, используемая в дизелях. Инжекция горючего происходит под повышенным давлением при помощи мощного насоса. Рабочее давление доходит до 300 МПа. Эта характеристика зависит от режима работы мотора. Впрыск горючего в цилиндры происходит при помощи гидравлических форсунок, которыми управляет электроника. За цикл может произойти вспрыскивание 9 порций горючего. Частота вспрыскиваний зависит от типа силового агрегата и конструкции форсунок.

Отличительная особенность Комон Рэйл — независимость процедуры вспрыскивания топлива от угла прокручивания коленвала и от режима работы силового агрегата. Достигается значительное давление впрыска в частичном режиме. Сейчас это важно ввиду повышенных требований экологического плана.

Преимущества и недостатки

Стоит отметить, что в 2008 году такая система устанавливалась только на 24% автомобилей, а к 2021 году их количество возросло до 83%. Такая большая популярность объясняется положительными характеристиками системы:

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

Однако существуют и недостатки:

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

Принцип действия Common Rail

Конструкция включает в себя следующие компоненты:

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

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

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

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

Типы форсунок

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

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

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

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

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

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

Читать еще:  Датчик температуры двигателя пежо 806

СР2. Устанавливается только на тяжёлый коммерческий автотранспорт.

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

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

Управление

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

Диагностика системы «Коммон рейл»

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.

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.

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.
Читать еще:  Что такое защита двигателя снизу

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.

Что представляет собой самая современная топливная система для дизелей

Есть несколько терминов для выделения главной особенности данной системы. Понятными они становятся, если знать историю перехода к Common Rail от более традиционных способов доставки дизтоплива в камеры сгорания двигателей с воспламенением от сжатия. Ранее создание давления и дозирование осуществлялось топливным насосом высокого давления (ТНВД), соединяемого трубопроводами с механическими форсунками, или более простой системой из насос-форсунок. Но с введением электронного управления впрыском структуру изменили.

Новая система состоит из следующих устройств:

  • подкачивающего насоса низкого давления, доставляющего топливо из бака;
  • подсистемы фильтрации;
  • ТНВД с электрическим регулятором давления;
  • магистрали высокого давления и аккумулирующей топливной рейки;
  • датчика высокого давления;
  • электроуправляемых форсунок с трубопроводами подачи топлива и обратного слива;
  • блока управления с набором датчиков и интерфейсов;
  • регулятора давления в обратной магистрали.

Устройство получилось понятным и логичным по структуре, но очень непростым в исполнении, внедрение потребовало разработки новых технологий производства отдельных узлов и уточнения алгоритмов работы.

Устройство. Из чего состоит

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 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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector