Mio-tech-service.ru

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

Двигатели коменрейл что это

Система впрыска Common Rail

В описании практически любого современного автомобиля, оснащенного дизельной силовой установкой, можно увидеть информацию, что в двигателе используется система впрыска Common Rail. Причем встречается она на любой технике, использующей этот вид топлива, от легковых автомобилей до карьерных и сельскохозяйственных машин. Но далеко не все знают, в чем особенность этой системы, благодаря чему она получила такое широкое распространение и какие у нее достоинства и отрицательные качества.

Система впрыска Common Rail сейчас считается самой передовой технологией обеспечения подачи дизтоплива в дизельных силовых установках. Появилась она сравнительно недавно, первый автомобиль, оснащенный этой системой, выпустили в 1997 году. Но при этом Common Rail стремительно набрал популярность и практически все дизельные установки им сейчас оснащаются. Помимо указанного названия, имеется еще одно – аккумуляторная топливная система.

Топливо из топливного бака забирается топливоподкачивающим насосом (низкого давления), и через топливный фильтр поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД подаёт топливо в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Блок управления регулирует производительность ТНВД для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

Топливная магистраль соединяется топливопроводами с форсунками. В каждую форсунку встроен управляющий клапан — электромагнитный или пьезоэлектрический. По команде от блока управления клапан открывается, впрыскивая необходимую порцию топлива в цилиндр.

Составляющие Common Rail

Коммон рейл состоит всего лишь из трех главных элементов:

    участок низкого давления;

участок высокого давления;

  • датчики, передающие сигналы от системы на ЭБУ.
  • В свою очередь, участок высокого давления включает в себя:

      насос высокого давления, служащий заменой обычному ТНВД;

    трубку-аккумулятор, которая служит для поступления горючего с определенным давлением;

    патрубки высокого давления;

  • форсунки двигателя.
  • Участок низкого давления представлен:

  • топливным фильтром.
  • 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.

    Топливная система Common Rail — что это такое?

    Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ, которые предъявлялись к дизельным двигателям.

    В данной статье узнаем, что такое топливная система впрыска Common Rail, устройство и принцип работы.

    Что такое Common Rail?

    Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин Common Rail 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 почти на 40 процентов.

    Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой впрыска.

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

    Принцип работы Common Rail

    Устройство системы Common Rail

    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.

    Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.
    Электронный блок управления Common Rail 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.

    Читать еще:  R20a двигатель расход масла

    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 высокого давления 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 аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, 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 аккумуляторном узле 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.

    Будущее системы Common Rail

    Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

    Система Common Rail повлекла развитие дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь мы знаем, что экологические нормы по токсичности повышаются постоянно и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

    Существует два главных фактора, которые обеспечивают высокую эффективность системы, это:

    1. Разделение цикловой подачи на такты.
    2. Впрыск горючего под высоким давлением.

    В классических системах топливо подавалось большими порциями при низком давлении, которое редко превышало 700-800 бар. В результате дизель полностью не сгорал, что снижало эффективность двигателя. При использовании циклов, удалось поделить горючее на мелкодисперсные частицы — они активнее обогащаются кислородом и лучше сгорают. Благодаря такому принципу работы дизельного двигателя удалось повысить мощность силового агрегата без вмешательства в его конструкцию.

    Цикловая подача горючего означает, что оно подаётся не одной большой порцией, а несколькими маленькими (от двух до семи). Можно выделить:

    • предварительный впрыск — увеличивает температуру камеры сгорания и подготавливает её для основной подачи горючего;
    • основной впрыск;
    • дополнительный впрыск — применяется для прожига сажевого фильтра.

    Помимо экономии топлива получилось добиться уменьшения шума работы движка и снижения вибраций.

    Common Rail. Дизельная сказка

    Техническое решение, известное более полувека, за последние полтора десятка лет перевернуло представление об автомобильном дизеле

    Техническое решение, известное более полувека, за последние полтора десятка лет перевернуло представление об автомобильном дизеле

    Германия не имеет собственной нефти. Неудивительно, что немецкий инженер Рудольф Дизель пытался найти альтернативный вид топлива. Изначально предполагалось, что таковым может послужить горючая (и даже взрывоопасная) угольная пыль. Но процесс подготовки рабочей смеси с воздухом получился слишком сложным, мотор на угольной пыли работать категорически не хотел. Зато на тяжелых фракциях нефти он, по тогдашним меркам, работал вполне прилично. 1895 год официально считается годом изобретения дизельного двигателя. Примечательно, что первые серийные моторы были турбодизелями: рабочий процесс требовал подачи сжатого воздуха. Конструкция получалась громоздкой и массивной. Тем не менее новый силовой агрегат тут же нашел применение на водном транспорте, в нарождающейся электроэнергетике и, несколько ограниченно, в грузовом автомобилестроении. Для легковых машин он был слишком тяжел.

    Первая «дизельная революция» свершилась в 20-е годы ХХ века. Другой немецкий инженер, Роберт Бош, в 1923 году разработал несколько конструкций форсунок для впрыска тяжелого нефтяного топлива, а в 1927 г. — и собственный двигатель с воспламенением от сжатия, т. е. дизель по-нашему. Применение миниатюрного топливного насоса высокого давления позволило отказаться от здоровенных воздушных компрессоров.

    Топливный фильтр Delpfi

    Создаваемое инженерами давление в 1,5—2,5 атм сегодня сложно назвать высоким, тем не менее его хватало, чтобы подавать к механическим форсункам топливо без воздушных пузырей.

    В те годы, вероятно, и сложилось представление о дизельной топливной аппаратуре, как о чем-то высокоточном и очень капризном. В силу особенностей применявшихся тогда конструкций перед запуском требовался предварительный прогрев двигателя горячим воздухом, для синхронизации зажигания все трубки, идущие от ТНВД к форсункам, должны были иметь одинаковую длину и нормированные радиусы загиба. До пусковых свечей накаливания тогда еще не додумались. От моторов тех времен, как пример технологической сложности, нам остались только высокие требования к точности изготовления плунжерных пар насосов. Остальные диковинки ушли в прошлое, правда, уступив место некоторым новым, о которых разговор позже.

    Читать еще:  Что такое контрольные испытания двигателей

    С появлением насосов высокого давления системы впрыска дизеля разделились на два типа. На долгие годы главенствующей в автомобильной промышленности стала насосная система. Каждая секция плунжерного насоса связана со своей форсункой, управляемой механически, гидравлически или гидромеханически. В последние десятилетия появились форсунки с электромагнитным и электрогидравлическим приводом клапана, позволяющие применять электронное управление двигателем.

    Топливный насос высокого давления

    Второй тип — аккумуляторная система, в которой работа насоса и форсунок не синхронизируется. Насос (или насосы) даже может иметь отдельный, независимый от двигателя привод. Насос подает топливо в аккумулятор, в котором поддерживается постоянное высокое давление. Из аккумулятора топливо под давлением подается в форсунки той или иной конструкции. Очевидно, такая система была сложнее, а ее неоспоримые достоинства остались невостребованными на протяжении десятилетий. Отметим, что с довоенных времен ничего принципиально нового в рабочий процесс дизеля внесено не было.

    Тем не менее очередная революция имела место. Имя ей — Common Rail, т. е. «общая магистраль». Суть событий свелась к использованию хорошо известной аккумуляторной системы, но на более высоком технологическом уровне.

    Бытует мнение, что Common Rail — изобретение Robert Bosch AG. На деле все значительно сложнее. Первый прототип системы был создан еще в 60-е годы в Швейцарии, но дальше дело не пошло из-за отсутствия электроники управления соответствующего уровня.

    Затем, уже в начале девяностых об аккумуляторной системе вспомнили инженеры японской корпорации Denso. Созданная ими система ECD-U2 устанавливалась на грузовики Hino Rising Ranger. Правда, японцы недооценили перспективы своего детища и в 1995 продали технологию другим автопроизводителям. Тем не менее лавры первооткрывателя Common Rail для автомобиле­строения принадлежат им по праву.

    Наибольший вклад в развитие системы внесли инженеры из Magnetti Marelli, Elasis и исследовательского центра Fiat. В 1997 году Common Rail появляется сначала на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и лишь затем на Mercedes-Benz C 220 CDI. Можно сказать, что именно Fiat выдал Common Rail путевку в жизнь, но итальянский концерн переживал в тот период серьезные трудности, и практически готовая технология была продана компании Robert Bosch.

    Система Common Rail

    Особо горевать итальянцы не стали и, по мере улучшения финансового положения, продолжили разработку дизельной темы. В первом десятилетии XXI века их дизели признаются лучшими, а отдельные технические решения находят применение за пределами системы питания дизеля. Так, например, система регулирования фаз газораспределения MultiAir базируется на дизельных форсунках и соответствующей управляющей электронике.

    Сегодня 90% систем Common Rail выпускают четыре крупнейших производителя автомобильных комплектующих — Bosch, Delphi, Denso и Siemens.

    Внедрение системы наряду с турбонаддувом — краеугольный камень популярной сегодня идеологии даунсайзинга, т. е. замены мотора большого литража на меньший по размерам и весу, но равный или превосходящий по мощности и крутящему моменту. Большая заслуга системы и в небывалом росте спроса на дизельные автомобили. Даже традиционно бензиновая Америка, похоже, не устоит. В ее жесткие экологические нормативы новые «чистые» дизели укладываются с легкостью.

    Volkswagen, долгие годы пестовавший другое дизельное направление — насос-форсунки PD Diesel, полностью от них отказался и ставит Common Rail и на Audi Q7, и на VW Polo. Кстати, во многом благодаря системе этот автомобиль с литровым мотором часто именуют трехлитровым: в ходе рекордного заезда он израсходовал меньше 3 л на 100 км.

    Система Common Rail

    Японцы грозятся начать производство турбодизельного мотоцикла.

    Что же изменилось в старой доброй аккумуляторной системе впрыска? Чем объясняется резкий рост ее популярности?

    Последней революцией было введение электронного управления моментом и продолжительностью (объемом) впрыска. Дальше пошла «эволюция», сводящаяся к совершенствованию отдельных компонентов и программного обеспечения и росту давления в аккумуляторе, доходящего до 2000 бар. Ставшее действительно высоким давление потребовало поиска новых материалов и конструкций, но принципиальных изменений в последние годы не было. Нет их и сейчас. Похоже, что не будет и в ближайшем будущем.

    Дизель экономичнее бензинового двигателя, дешевле и дизельное топливо. Он имеет более высокий крутящий момент, притом в широком диапазоне скоростей вращения коленвала. Турбонаддув и аккумуляторный впрыск победили «вялость» и шумность атмосферного дизеля. Технические ухищрения вроде впрыска мочевины (AdBlue) и сажевого фильтра позволили снизить экологическую нагрузку. Уменьшивший расход топлива даунсайзинг помогает решить и проблему парниковых выбросов СО2. Дизельный двигатель выгоден всем: и конечному потребителю, и обществу, и автопроизводителю.
    Не любят его только на автосервисе. На первый взгляд это кажется странным. Для выявления абсолютного большинства неисправностей достаточно иметь электронный сканер и механический диагностический набор. Купить их может любой успешный автослесарь. Срок окупаемости — месяцы. Более дорогое современное оборудование обещает и больший доход.

    Читать еще:  Электрические схемы защита электрических двигателей

    Аккумуляторная топливная система

    Разруха, увы, в головах. Сервисмены со стажем о дизельных двигателях для легковых автомобилей слыхом не слыхивали. Постсоветский развал системы профессионального образования, проходивший на фоне безудержного роста автомобильного парка, специалистов стране не добавил. В условиях дефицита услуг автосервис может выбирать из них самые для себя выгодные и нехлопотные.

    Хотя ремонт топливной аппаратуры сводится к примитивному алгоритму «снять-поставить», требования к состоянию самого помещения и порядка в нем чрезвычайно высоки. При обращении с некоторыми новыми деталями «испачкать» означает «уничтожить». Зачем людям лишние хлопоты, если можно хорошо жить и без них.

    Есть и надежда, что по мере дизелизации отечественного парка механиков-дизелистов станет больше: катастрофический дефицит сулит хорошую прибыль. Но объективных предпосылок для этого пока не видно.

    Made in Japan

    «Вновь изобретенная» в 1995 году в Японии система пользуется наибольшей популярностью в Западной Европе. Но вклад крупнейшего в мире поставщика комплектующих для автопрома, коим сегодня является Denso, этим нововведением не ограничился.

    В 2002 году инженеры компании представили систему Common Rail с рекордным в то время рабочим давлением 180 МРа (1800 бар) при пятикратном многоточечном впрыске за такт. В 2008 году давление довели до 200 МРа (2000 бар). Система впрыска производится на заводах Denso в Венгрии, Таиланде и Японии.

    С 2003 года компания производит сажевые фильтры из кордиерита (cordierite). В отличие от других конструкций такие фильтры имеют меньший вес и создают меньшее сопротивление потоку выхлопных газов, обеспечивая улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и снижение содержания сажевых частиц в выхлопе.

    Такие фильтры, помогающие уложиться в нормы Euro 5, с 2007 года производятся на СП Denso и Bosch в польском Вроцлаве.

    Редакция рекомендует:

    Обсуждение Отменить

    2 комментария

    Западногерманские коллеги всегда поражаются противоречию между продуктами обратной серии, такими как Trabi & Co, с одной стороны, и инновационными прототипами, с другой, в индустрии ГДР. Вот два примера из истории IFA: 16 мая 1985 года был особенным днем ​​для автомобильной техники ГДР. Первый в мире автомобиль с дизельным двигателем с общей топливной рампой начал свой первый рейс в Карл-Маркс-Штадт. Это был дизельный двигатель MN 106 из Нордхаузена, оснащенный этой системой CR в грузовике W50, первым в мире двигателем, который вышел на дорогу. Любой, кто владеет дизельным автомобилем с более новой датой производства, знает, что «Common Rail» обозначает самую современную дизельную технологию, которая была внедрена на рынке только за последние 10 лет. (Фото 36)

    Именно благодаря дальновидности Гюнтера Каспари, главного конструктора на моторном заводе IFA и главного инженера Зигфрида Грюнерта из WTZ Karl-Marx-Stadt, в WTZ было заказано исследование по разработке системы электронного впрыска для двигателя Nordhausen MN 106. Д — р Инженер Клаус Маттис в качестве предметного менеджера был настоящим удачей. Согласно исследованию, первые испытания начались с 1-цилиндрового испытательного двигателя, а затем были перенесены системы CR на 6-цилиндровый двигатель MN 106. Слово «common rail» было в то время в значительной степени неизвестным, и англицизмы в ГДР все равно были нежелательны. Поэтому они сначала договорились о названии EDES(Электронная система впрыска дизеля). Наконец, в 1985 году, при участии третьего партнера, автомобильного завода IFA в Людвигсфельде, был сделан главный вывод: дорожные испытания MN 106 CR протяженностью 17 000 км с лучшими результатами, среди прочего, с точки зрения расхода топлива и выбросов выхлопных газов.

    Дизельный двигатель Common Rail (Фото: Музей IFA)

    Рисунок 36: MN 106 CR дизельный двигатель Common Rail

    Клаус Маттис и его коллеги зарегистрировали 24 патента для системы IFA Common Rail. К сожалению, это успешное развитие пришлось остановить в 1986 году. Еще раз было сказано: валюты для необходимого производственного оборудования отсутствуют. К счастью, Клаус Маттис спас мотор Нордхаузен MN106 CR от сдачи на слом после поворота. Этот драгоценный экспонат был наилучшим образом отреставрирован музеем Цвиккау Хорк и экспонировался в Промышленном музее в Хемнице до марта 2014 года. Мы являемся коллегами из Музея Августа Хорьха и, в частности, доктора Мэттис благодарен, что теперь мы можем представить это свидетельство об изобретательской работе IFA в музее Nordhausen IFA.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector