Система впрыска топлива Common Rail

≪

Система впрыска Common Rail является прогрессивной системой впрыска, которая применяется в большинстве современных дизельных двигателей. Данная система предусматривает разделение всех процессов при подаче и впрыске топлива. Система данного типа была разработана ведущими специалистами компании Bosch.

Использование подобной системы позволяет в значительной степени снизить расход дизтоплива, уменьшить токсичность и шумность дизелей. Именно поэтому к существенным преимуществам системы Common Rail можно отнести широкий диапазон утанавливаемого давления при подаче топлива на различных рабочих режимах двигателя, а также контроль над моментом впрыска.

Устройство системы Common Rail

Система впрыска данного типа является двухконтурной, в состав которой входят:

  • контур ВД (высокого давления), оснащенный топливным насосом высокого давления (ТНВД); форсунки, дозирующий клапан, контрольный клапан (регулятор давления), рампа и аккумулятор;
  • контур НД (низкого давления) с топливным электронасосом; компенсационный бачок, фильтр, насос шестеренного типа

Из топливного бака с помощью насоса низкого давления топливная смесь проходит через фильтр и компенсационный бачок и попадает в ТНВД. Далее топливный насос перекачивает дизтопливо в аккумулятор под высоким давлением. Из аккумулятора топливо поступает в форсунки, а в дальнейшем распрыскивается в камеру сгорания.

Топливный насос

ТНВД используется для подачи топлива в топливную рампу под высоким давлением до 1600 бар.

Форсунки

Основным назначением форсунок является подача ТС в камеру сгорания через впускные клапаны. Форсунки соединяются с рампой при помощи топливных подводов. В подобной системе используется два вида форсунок – пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки.

Дозирующий клапан

Клапан данного типа предназначен для замера нужного объема дизтоплива, поступающего в топливный насос.

Контрольный клапан

Такой клапан используется для контроля над давлением топлива, которое создается в топливной системе при различных рабочих режимах двигателя. Клапан располагается на рампе.

Рампа

Рампа выполняет несколько функций – накапливает дизтопливо под высоким давлением, а также выравнивает любые скачки давления, которые появляются во время распределения топлива по форсункам.

Блок управления

Все рабочие процессы, которые происходят в топливной системе дизельных двигателей, контролируются блоком управления. Сама же система управления состоит из блока управления, датчиков и механизмов исполнения.

В системе Common Rail, впрочем, как и в любой другой топливной системе предусмотрены стандартные входные датчики для определения количества оборотов двигателя, температурного режима поступающего воздуха, давления топливной смеси, уровня кислорода, температуры жидкости-хладагента, положения педали акселератора и др.

К механизмам исполнения можно отнести форсунки, клапан дозирования ТС и контрольный клапан.

Принцип работы системы Common Rail

В данной системе впрыска предусмотрена многократная подача топлива на протяжении одного рабочего цикла ДВС. Итак, подача топлива в Common Rail включает в себя три этапа впрыска – предварительный, основной и дополнительный.

На этапе предварительного впрыска топливо подается в небольшом количестве с целью повышения температуры и давления внутри камеры. Это позволяет ускорить воспламенение топливной смеси, снизить уровень шума и токсичности двигателя.

Количество предварительных впрысков зависит от рабочих режимов двигателя:

  • для работы двигателя вхолостую допускается два предварительных впрыска;
  • для работы двигателя на высоких оборотах допускается только один предварительный впрыск;
  • для работы двигателя на полной мощности предварительный впрыск исключен.

Основная подача топлива обеспечивает прохождение всех основных рабочих циклов двигателя.

Дополнительный впрыск необходим только для увеличения температуры выхлопных газов и удаления микрочастиц сажи в предназначенном для этого фильтре.

Система постоянно совершенствуется, и основным параметром, который успешно удалось изменить, является уровень рабочего давления подачи топлива.

Если еще в 1999 году максимальное давление для подачи топлива составляло 140 МПа, то в 2009 году оно достигло уровня в 220 МПа. Здесь все просто, чем выше уровень давления, тем больше объем топлива подается в систему, а, значит, выше мощность ДВС.

Материалы: http://www.auto-infosite.ru/articles_common_rail.html

2 ≫

Белорусский автосервис

В настоящее время для дизельных двигателей используют новую систему впрыска Common Rail. Система работает за счет подачи топлива от общего аккумулятора к форсункам. Система разработана специалистами известной фирмы Bosch. Одним из преимуществ данной системы является значительное снижение расходов на топливо и в свою очередь токсичных веществ. Появилась возможность регулировать давление топлива и начало впрыска, а также снизить шум.

В основе конструкции системы Common Rail является контур высокого давления, который устанавливается на дизельный двигатель. Особенностью такой системы является непосредственно впрыск дизельного топливо в камеру сгорания. Система Common Rail состоит из нескольких устройств:

1. Насос давления для топлива;

2. Клапан для дозировки топлива;

3. Контрольный клапан;

4. Топливная рампа;

6. Проводы для топлива.

ТНВД (насос высокого давления топлива) создает высокое давление топлива, которое подается к топливному насосу. Клапан и насос высокого давления помещены в оду конструкцию. Для управления уровнем давления топлива используется специальный регулятор. Давление можно регулировать в зависимости от нагрузи на двигатель. Регулятор находится в рампе для топлива. Он предназначен для:

• Регулирования давления и накопления топлива;

• Снижение колебаний давления, которые происходят от подачи ТНВД;

• Распределителем топлива по форсункам.

Форсунка (на фотографии) выполняет роль элемента системы для непосредственного впрыска топлива в топливную рампу. Проводы предназначены для связи форсунки с топливной рампой. Система состоит из электрогидравлического форсунка и пьезофорсунка.

Электрогидравлическая форсунка впрыскивает топливо с помощью электромагнитного клапана. Пьезофорсунка работает на пьезокристаллах которые значительно повышают качество роботы форсунки.

• Системные механизмы двигателя;

• Датчики управления (датчики температуры, давления, холла).

К основным механизмах роботы системы относятся:

• Клапан для дозирования топлива;

• Регулятор уровня давления топлива.

Блок управления двигателем получает сигналы от датчиков и определяет количество, которое необходимое. Как только блок управления определил нужное количество, топливный насос увеличивает давления и тем самим накачивает топливо в рампу. Топливо находится в этот момент под определенным давлением, которое обеспечивает регулятор.

Единовременно подается сигнал от ECU к форсункам для начала впрыскивания и обеспечения продолжительности открытия клапана. Блок управления может корректировать параметры системы, для правильно работы впрыска. С целью получения лучшей производительности двигателя, впрыск производится многократно в течении определенного времени. Различают предварительный впрыск, основной и дополнительный.

Предварительный впрыск предназначен для повышения температуры и давления для лучшего сгорания топлива, а также для снижения шума и выбросов токсичных газов.

Существует 3 способа предварительного впрыскивания:

1. На холостом ходу производится - два предварительных впрыска;

2. При повышенной нагрузки – один предварительный впрыск;

3. При полной нагрузке – предварительный впрыск не производится.

Основной впрыск является основой роботы дизельного двигателя.

Дополнительный впрыск предназначен для повышения температуры обработанных газов и сажи.

С годами система Common Rail развивалась и увеличивала уровень давления впрыска топлива:

1. Первый уровень 140 МПА, с 1999 года;

2. Другой уровень 160 МПА, с 2001 года;

3. Третий уровень 180МПА, с 2005 года;

4. Четвертый уровень 220 МПА, с 2009 года;

Реализовать большую мощность и впрыснуть как можно больше топлива за небольшой промежуток времени можно с увеличением уровня давления.

Видео - описание системы Common Rail фирмы Bosh для коммерческих автомобилей

Ремонт топливной аппаратуры дизельных двигателей грузовых авто - достаточно непростое занятие. Если нужен ремонт грузовых автомобилей - обращайтесь только к профессионалам.

  • Силовой агрегат
  • Ремонт турбины
  • Диагностика двигателя (авто)
  • Ремонт дизельного двигателя
    • Ремонт системы Common Rail
    • Удаление сажевого фильтра
    • Проверка форсунок на стенде
  • Ремонт бензинового двигателя
    • Удаление катализатора
    • Замена двигателя
  • Автоэлектрика
  • Компьютерная диагностика
  • Корректировка пробега авто
  • Ремонт электрики автомобиля
    • Ремонт датчиков ABS, ESP, EBD
    • Ремонт блока управления
    • Ремонт бортового компьютера
    • Установка и ремонт Вебасто
  • Ремонт генератора
  • Ремонт стартера
  • Техническое обслуживание
  • Ремонт АКПП
  • Ремонт подвески (ходовой)
    • Ремонт пневмоподвески
  • Замена ремня ГРМ
  • Замена масла и фильтров
  • Замена дисков и тормозных колодок
  • Ремонт и заправка кондиционера
  • Помощь автолюбителю
  • Фотоотчеты по ремонту
  • Полезная информация
  • Обзоры и неисправности авто
  • Автомобильные новости
  • Самое интересное и смешное!
  • Общение с ГАИ - полезное видео
  • Руководства и инструкции
  • Автостроительство

Техническое обслуживание и слесарный ремонт в Липецке

Материалы: http://autosteam.ru/HELPFUL-INFO/343-COMMON-RAIL

3 ≫

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Материалы: http://autolirika.ru/teoriya/sistema-common-rail.html


Back to top