Коммон рейл в автомобиле — особенности и принцип работы

Устройство и принцип работы топливной системы Common Rail

Из-за жёстких экологических требований в Европе в первую очередь страдают автомобилисты, которые ездят на машинах с дизельным движком. Чтобы снизить расход топлива и, соответственно, уменьшить выброс отработанных газов в атмосферу, автоконцерны начали устанавливать системы Common Rail на свои авто. В результате удалось добиться соответствия экологическому стандарту Евро-4, увеличить мощность двигателя и снизить расход топлива.

Особенности системы

Принцип работы системы Common Rail логичнее всего будет сравнивать с системой распределительного типа, которая использовалась на старых машинах. При распределительном типе форсунки открываются только при достижении определённого давления и единоразово подают точно отмеренную топливным насосом порцию топлива. Что касается «Коммон Рэйл», то в этом случае дизель на все форсунки подаётся от общего аккумулятора.

Задача ТНВД (топливный насос высокого давления) — нагнетать горючее под высоким (до 300 МПа) давлением на топливную раму, в то время как ЭБУ (электронный блок управления) мотора контролирует впрыск. Объём поданного горючего, время впрыска, количество впрысков за цикл — всё это регулируется временем и моментом открытия форсунок.

Преимущества и недостатки

Стоит отметить, что в 2008 году такая система устанавливалась только на 24% автомобилей, а к 2016 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.

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.

Секрет эффективности Common Rail

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.

Причины и признаки поломки Common Rail

Стоит знать основные симптомы, которые говорят о неисправности системы:

• после долгой стоянки заметно ухудшение пуска мотора;
• мощность силового агрегата упала, что особенно заметно при большой нагрузке или попытке достичь максимальной скорости;
• увеличился шум работы двигателя;
• нехарактерные вибрации движка;
• нехарактерный цвет выхлопа (черный или белый).

Основная причина неисправностей — низкое качество топлива. Обычно выходят из строя форсунки, ТНВД или насосы топливной подкачки.

• неисправность форсунок — мотор глохнет даже при наборе скорости;
• выход из строя датчиков или инжекторов ТНВД;
• загрязнение насоса высокого давления;
• подъём форсунки;
• разгерметизация насоса или его поломка.

Недостаточно знать, как работает данная топливная система — для определения неисправности потребуется провести тщательную диагностику. Исследуется не только механическая часть устройства, но и электронная. Не рекомендуется самостоятельно пытаться отремонтировать «Коммон Рэйл» — без должных навыков и диагностического оборудования можно только навредить, после чего потребуется уже не косметический ремонт, а полная замена.

Оптимальным решением будет обратиться в специализированную автомастерскую «Дизель-Мастер» в Санкт-Петербурге. В нашем распоряжении есть всё необходимое для качественного ремонта Common Rail — штат опытных мастеров, современное оборудование и запас оригинальных запчастей. Обращайтесь! Предложим оптимальное и недорогое решение вашей проблемы. 8 (800) 350-34-48 (бесплатно по России), 8 (921) 932-25-54

Особенности системы и принцип работы Common Rail

Конструкторы, занимающиеся проектированием современных автомобильных моторов, стараются максимально оптимизировать работу ДВС. Появление топливной системы аккумуляторного типа Common Rail (CR) стало одним из решений, полученных в результате их труда. Идея разделения нагнетания давления и собственно ввода горючего стала основополагающей в разработке нового механизма.

Большое давление в «Коммон Рейл» формируется отдельно от числа оборотов вращения коленвала силового агрегата и вырабатывания объема вводимого горючего. Солярка, снаряженная для впрыска, концентрируется под высоким давлением в рампе. Объем вводимого в дизель горючего зависит от действий водителя. Нагнетание введения горючего регулируется электронным блоком управления (ЭБУ), подающим в нужный момент электрический импульс на открытие к электромагнитному клапану, нужной форсунки, через которую происходит ввод топлива в цилиндры ДВС.

В структуру системы подачи топлива «коммон рейл» входят следующие детали электронного регулирования:

• Контроллер числа оборотов коленвала;
• Контроллер числа оборотов распредвала;
• Контроллер позиции педали акселератора;
• Контроллер давления наддува;
• ЭБУ;
• Контроллер давления в топливном аккумуляторе;
• Контроллер температуры жидкости охлаждения.

Устройство ЭБУ с помощью командных импульсов через разомкнутые и замкнутые контуры управляет работой мотора автомобиля.

Основные типы неисправностей Common Rail

Несмотря на высокое качество деталей, входящих в конструкцию CR, она нередко выходит из строя. Главными причинами поломок являются топливо неудовлетворительного качества и естественный износ механизмов в результате длительной эксплуатации. Тревожными сигналами появления дефекта обычно служат следующие явления:

• Нестабильная работа мотора на холостом ходу;
• Силовой агрегат не может развить максимальную мощность;
• Движение авто сопровождается рывками и провалами.

Подобные симптомы иногда сопровождаются повышенным шумом в районе мотора и существенным ростом расхода горючего. Продолжение эксплуатации автомобиля с подобными проблемами может привести к усугублению проблемы и полному выходу из строя системы «коммон рейл». Чтобы избежать неприятностей специалисты рекомендуют незамедлительно обратиться за помощью в ближайшую автомастерскую.

В хороших СТО обследование состояния Common Rail проводится с помощью современных компьютеризированных систем, позволяющих точно выявить проблемный элемент. Доверять проверку системы CR своего автомобиля нужно опытному специалисту, имеющему достаточный стаж работы в данной сфере, и способному легко интерпретировать показания датчиков электронных диагностических устройств.

Диагностировать CR собственными силами

Когда возможность попасть в специализированный ремонтный центр отсутствует, некоторые оценочные действия на предмет выявления неисправности системы «коммон рейл» можно произвести и в гаражных условиях самостоятельно. В случае появления проблем с запуском мотора или его нестабильной работой после включения специалисты рекомендуют первым делом проверить свечи накала.

Испытание на пригодность свечей накала довольно легко провести. Для этого необходимо пропустить через деталь напряжение 12 В, а на выходе подсоединить электрическую лапочку накаливания с тем же U и мощностью до 60 Вт. В случае яркого свечения лампы, свеча считается годной. Если источник света не загорается или тускло мерцает, свеча признается неисправной и требует замены.

Когда при попытке запуска мотора отсутствует воспламенение рабочей смеси, необходимо проверить аккумуляторную систему на наличие топлива и необходимого давления, которое считается нормальным для стабильного включения двигателя, если достигает значения 150 атмосфер и выше. Испытание Common Rail в этом случае происходит по следующему плану:

1. Обследование топливной рейки и всех трубок системы. Если будет найдена утечка горючего, требуется незамедлительно ее устранить;
2. Проверка подачи топлива к форсункам. Слегка отпускается штуцер, и проверяется наличие горючего по появлению течи. Если в системе питания топливо отсутствует, то возникает необходимость проверки ТНВД и насоса подкачки, ведущего подачу горючего из топливного бака.

Специалисты СТО Дизель Карс все же не рекомендуют заниматься неисправностями Common Rail самостоятельно, а обратиться за помощью к специалистам автосервиса.

Система Common Rail: принцип работы

Разработчики автомобильных двигателей, работающих на углеводородном топливе, прикладывают максимум усилий для улучшения экологичности силовых агрегатов выпускаемых и вновь создаваемых транспортных средств. Особенно большое внимание уделяется дизельным двигателям, выхлопные продукты которых представляют особую опасность для людей, нанося серьезное негативное воздействие на экологию окружающей среды. При этом совершенствуется система впрыска, работа которой во многом определяет полноту сгорания топлива, минимизируя тем самым токсичность продуктов сгорания. Конструкторы немецкого консорциума Robert Bosch GmbH разработали инновационную систему подачи топлива Common Rail, направленную на повышение экологичности дизельных силовых агрегатов.

Конструкция «Коммон Рейл»

Применение для впрыска дизельного топлива системы «Коммон Рейл» позволяет снизить расход топлива на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя до 40%. Уже сам термин «сommon rail», который переводится, как «общая магистраль», говорит об ее особенностях. Она является составной частью топливного контура дизельного силового агрегата и обеспечивает прямую подачу топливной смеси в цилиндры под избыточно высоким давлением. Основная отличительная особенность Common Rail, обеспечивающая функциональность системы в целом — возможность изменения в широких пределах как топливного давления, так и момента впрыска. Эти функции реализуются путем временного разделения периода формирования давления и момента подачи топливной смеси в камеру сгорания.

Конструктивно дизельная система «Common Rail» включает в себя следующие основные элементы:

• насос плунжерного типа, создающий и поддерживающий заданное давление топлива;
• клапан дозированной подачи «солярки» к плунжерному насосу;
• регулятор давления, обеспечивающий его заданную величину в зависимости от загрузки двигателя;
• распределительную топливную рампу, которая служит, для:

накопления и удержания топлива под избыточным давлением до начала его впрыска в камеру сгорания;
амортизации давления топлива (снижения колебаний уровня) при его подаче плунжером насоса;
распределения и подачи топливной смеси к форсункам, обеспечивающим непосредственно впрыск.

• форсунки, являющиеся основным, функционально важным элементом системы «Common Rail», которые обеспечивают непосредственную подачу топлива внутрь цилиндров;
• топливопроводы, связывающие отдельные элементы «Common Rail» в единое целое.

Особенности работы системы

Для функционирования всех элементов «Common Rail» в едином комплексе предназначена система автоматики, включающая электронный блок и различные датчики, контролирующие уровень заданных параметров и подающие управляющий сигнал, или в нужный момент времени, или при достижении контролируемых параметров заданного уровня. От его надежности зависит не только уровень расхода топлива и экологичность отработанных газов, но и работоспособность самого дизельного двигателя.

Для обеспечения длительной, бесперебойной работы «Common Rail» топливо должно подвергаться предварительной очистке в контуре низкого давления. В его состав входит насос, подающий соляру из топливного бака, и фильтроэлемент. Только после фильтрации топливо может подаваться к плунжерному насосу, формирующему избыточное давление.

Качество соляры определяет надёжность работы и долговечность эксплуатации форсунок. В современных дизельных системах подачи топлива могут использоваться электрогидравлические или пьезоэлектрические приспособления. Исполнительным органом электрогидравлической форсунки является электромагнитный клапан. Приводным элементом пьезоэлектрической форсунки служит пьезокристалл, срабатывающий при подаче на него напряжения.

К достоинствам первой категории форсунок, которые являются фирменной «фишкой» систем «Common Rail» от «Bosch», следует отнести простоту конструкции и низкую стоимость. При возникновении неисправности, этот элемент обычно не подлежит разборке и ремонту, а просто заменяется на новый. Благодаря этому устройства «Bosch Common Rail», считаются более ремонтопригодными и менее критичными к качеству топлива.

Вторая категория (пьезомеханические форсунки) впрыскных устройств имеет большее быстродействие и повышенную надежность. Однако пьезофорсунки компаний Delphi и Bosch считаются не ремонтируемыми, а в изделиях Siemens Continental применяются наконечники, размер фильеры которых можно восстановить.

Стоимость форсунок также зависит от категории. Например, электрогидравлическая ремонтируемая форсунка от Bosch стоит в пределах 200 —250 долларов США, в то время как пьезоэлектрическое изделие этого же производителя обойдется автовладельцу в сумму эквивалентную 300,0 североамериканским долларов. При этом ресурс обеих категорий примерно равен 200 тыс. км. пробега и зависит от модификации дизельного двигателя.

Особенности работы форсунков Common Rail

Как показывает опыт эксплуатации, на качество и долговечность работы (моторесурс) форсунок, во многом определяющих экономичность дизельного движка и токсичность выхлопных газов, оказывает их конструкция и фирма-изготовитель. Поэтому автолюбитель, еще на этапе выбора авто должен знать о преимуществах и недостатках определенных образцов. Например, на некоторые (одни из первых) модели Ford Mondeo III 2.0 TDCi и Jaguar X-Type 2.0 d установлены силовые агрегаты с системой «Коммон Рейл», форсунки которой имели конструктивные недостатки, что сказалось на востребованности этих авто. На Западе автомобилисты, как огня, избегали покупок транспортных средств Mercedes E250 CDI W212, с форсунками Delphi. Автомобилестроители быстро отреагировали на это и пошли двумя путями:

• повышением качества и надежности впрыскных устройств;
• реализацией возможности установки в топливной системе оборудования от различных производителей.

Турбированный дизель 1.6 HDi/TDCi, при установке на различные модели Citroën, Peugeot и Ford, мог быть укомплектован четырьмя разновидностями форсунок. Победила продукция концерна Robert Bosch GmbH — устройства с электрогидравлическим принципом работы. Однако по мнению многих автовладельцев наиболее долговечными являются японские форсунки от DENSO Corporation. Они устанавливаются на различные типы турбированных дизелей, которые входят в состав силового агрегата различных модификаций Mitsubishi, Mazda и Nissan. В последнее время, налажено поступление на рынок ремкомплектов и многие сервисные службы осуществляют ремонт этих изделий, что обходится значительно дешевле стоимости новой форсунки, которая составляет около 450 североамериканских долларов.

Выводы

Система подачи дизельного топлива Common Rail на сегодняшний день считается одной из наиболее надежных, применяемых в силовых агрегатах современных легковых авто. Однако ее долговечность и качество эксплуатационных параметров зависит от соблюдения правил эксплуатации и своевременного выполнения регламента технического обслуживания.

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

Одним 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.

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.

Похожие статьи

В современном автомобилестроении отмечается стабильный рост доли использования силовых агрегатов на дизельном топливе. Мировые флагманы в данной отрасли параллельно с производством бензиновых ТС .

Моторные масла для дизельных двигателей отличаются от аналогичных образцов ГСМ для силовых агрегатов на бензине. Солярка значительно серьезнее нагревает механизмы и при этом отдает большое количество .

Детектив системы питания Источник: МАП №6_2019 Автор: Семен МИРОНОВ Фото автора Не проработав и трех дней после монтажа, новый топливный насос стоимостью более 70 тыс. рублей вышел из .

Двигатели семейства ЯМЗ-656 по выбросам вредных веществ относятся к дизельным двигателям экологического класса Евро-3. Данный двигатель — лучшее решение для транспортных предприятий и .

Common Rail – что это?

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 впрыска Common Rail: устройство, особенности, принцип работы

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.

Топливная система Common Rail. Принцип работы и особенности.

Топливная система высокого давления Common Rail является предпочтительной для современных дизельных двигателей, намного превосходящей возможности механических и гидравлических систем впрыска прошлых лет. Благодаря относительно высокому давлению впрыска и большему контролю за событиями в форсунке, системы впрыска Common Rail обладают хорошими эксплуатационными характеристиками и меньшими выбросами в атмосферу при одновременном повышении эффективности.

Система Common Rail состоит из топливного насоса низкого давления (подъемный насос), топливного насоса высокого давления (впрыскивающего насоса), пьезоэлектрических топливных форсунок и соответствующей системы магистралей.

Топливо подается из топливного бака в топливный насос через подъемный насос. Единственная цель подъемного насоса состоит в том, чтобы постоянно подавать топливо в топливный насос — давление топлива, поступающего в топливный насос, мало и не влияет на фактическое давление, выходящее из распылителя форсунки. Насос высокого давления поддерживает огромное давление в общей магистрали/ях (двигатель I-6 (рядный) имеет одну общую топливную рампу, которая питает каждую форсунку, в то время как двигатель «V» (V-образный) будет использовать две общие рампы, по одной на каждый ряд циллиндров). «Давление в рампе» или давление в топливной системе на выходе из насоса высокого давления может достигать давления, превышающего 2000 бар.

События впрыска управляются PCM / ECM модулем, который подает питание на инжектор, чтобы инициировать событие впрыска. Когда это происходит, топливо проходит через распылитель форсунки и распыляется в камеру сгорания. Наиболее важным фактором в системе Common Rail является давление в рампе — большее давление в рампе приводит к большему распылению топлива и, следовательно, тесно связано с эффективностью сгорания.

Система Common Rail является альтернативой механическим форсункам и системам HEUI, которая в отличие от последних двух обладает способностью реализовывать относительно высокое давление впрыска и запускать форсунку несколько раз за одно событие сгорания (возможность осуществлять предварительный впрыск небольшого количества топлива в цилиндр для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускоренное воспламенение основного заряда; а также дополнительный впрыск после основного для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре). Это приводит к повышению потенциала производительности, снижению выбросов и повышению эффективности. Системы Common Rail также обычно снижают шум двигателя.

Однако несмотря на все преимущества данной системы, есть и некоторые её недостатки. В первую очередь в связи с более высоким давлением системы, а следовательно и более высокими нагрузками на цилиндро-поршневую группу двигателя, владельцам систем Common Rail следует использовать качественные моторные масла и проводить их замену не реже раза в 8-9 тысяч километров. Также следует озаботиться заправкой только качественным дизельным топливом, наличие в солярке посторонних примесей, грязи и воды может в короткие сроки вывести из строя топливную систему. Ещё одним недостатком по сравнению с другими системами является более дорогостоящий ремонт, который должен проводится квалифицированным персоналом с использованием специальных инструментов и стенда для регулировки ТНВД.

Коммон рейл в автомобиле — особенности и принцип работы

Статья про систему Коммон Рейл: ее особенности, принцип работы, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео о системе впрыска Common Rail.

Содержание статьи:

• Окунемся в историю
• Составляющие Common Rail
• Технология работы системы впрыска
• Основной недостаток
• Достоинства Коммон Рейл
• Видео о системе впрыска Common Rail

Еще в начале прошлого века после появления дизельных двигателей появился вопрос снижения количества вредных выбросов и уменьшения расхода горючего. В течение многих лет велись работы по совершенствованию дизелей. И совсем недавно некоторые автомобильные концерны начали устанавливать на свои продукты систему впрыска топлива Коммон Рейл. Что это и как это работает? Давайте разбираться.

Окунемся в историю

Прототип данной системы впрыска был изобретен в далеких 60-х инженером из Швейцарии Робертом Хубертом. Однако его изобретение в то время не снискало славу и было вынуждено бездействовать еще долгих тридцать лет.

В конце прошлого столетия, когда вопрос экологичности дизелей стал весьма актуальным, на коммон рейл снова обратили внимание. Первоначально ее устанавливали на двигатели грузовых автомобилей и только спустя несколько лет, когда ее эффективность была продемонстрирована во всей красе, Common Rail начали устанавливать и на легковые машины.

Составляющие Common Rail

Технология работы системы впрыска

Основную задачу в работе Коммон Рейл выполняет электронный блок, являющийся дирижером во множественных системах современного автомобиля. Всевозможные датчики посылают данные на ЭБУ, а уже блок занимается равномерным распределением горючего, продолжительностью открытия форсунок и контролем других параметров впрыска.

Затем горючее отправляется в трубку-аккумулятор или рейку, откуда идет уже непосредственно к самим форсункам и впрыскивается в цилиндры. На форсунках установлены управляющие клапаны, моменты открытия которых и создают необходимые параметры впрыска. Излишки несгоревшего горючего отправляются либо сразу обратно к топливному баку, либо очищаясь через топливный фильтр.

За моментами открытия клапанов форсунок наблюдает электронный блок посредством датчиков. Собственно, в ЭБУ забита специальная программа, которая предназначена для регулирования моментов впрыска и порции поступающего горючего. Помимо этого, ЭБУ отвечает за работоспособность всей системы Common Rail. И благодаря ЭБУ появилась функция поступления предварительного количества горючего перед основным, что позволяет существенно повысить качество процесса сгорания.

Основной недостаток

За оптимальную работу автомобиля, оснащенного Common Rail, отвечает качество поступающего горючего. Оно обязано отвечать стандарту EN 590 и ни в коем случае не должно иметь примесей. При использовании некачественного дизеля форсунки засоряются и могут выйти из строя, после чего потребуется их замена.

Да, топливный фильтр занимается очисткой горючего, однако даже он не спасет от примесей, мелких частиц пыли и грязи. Желательно через каждые 8-10 тысяч километров производить замену фильтра. Конечно, можно попробовать установить высококачественный дорогой фильтр и надеяться, что он сможет справиться с «тракторным» дизелем, однако будет огромный риск в износе форсунок, и стоимость ремонта которых вряд ли сравнится с экономией на топливе.

Многие также не рекомендуют пользоваться биотопливом по вышеизложенным причинам. К тому же биотопливо имеет нехорошее свойство накапливать влагу, что приводит к увеличению уровня влажности во всей системе Коммон Рейл. А это увеличивает риск преждевременного износа элементов системы. Допускается применение биотоплива в размере не более 5 % от остального горючего. Однако полученная смесь также должна соответствовать EN 590.

Достоинства Коммон Рейл

Есть ли какие-то преимущества у системы, чтобы автовладельцы могли забыть о прихотливости к качественному дизелю? Безусловно, и главным достоинством можно назвать снижение расхода горючего.

Отмечено также, что двигатель меньше шумит из-за увеличения крутящего момента, а это способствует более комфортабельному передвижению.

И да, не стоит забывать про экологию. Благодаря более полному сгоранию топлива количество вредных выбросов в атмосферу снижается. А это значит, что мы получаем экологичный дизельный двигатель увеличенной мощности, который потребляет при этом меньше горючего. Не этого ли хотели инженеры много лет назад?

Как видим, Common Rail имеет несколько явных преимуществ и всего один существенный недостаток. Если заливать только качественное горючее и вовремя менять топливные и воздушные фильтры, система докажет свою работоспособность и эффективность. Также рекомендуется держать в чистоте электронные компоненты устройства, поскольку от их качества работы зависит работа всей системы в целом. Мыть двигатель можно, однако после этого следует просушить электронные компоненты и сами форсунки, чтобы избежать появления ржавчины и несвоевременного их выхода из строя.

Видео о системе впрыска Common Rail:

• 60
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

Вовремя обнаружить основные неисправности системы Common Rail — значит, предупредить дальнейшие разрушение оборудования и дорогостоящий ремонт самого дизельного двигателя. Проблема поломки системы осложняется еще и тем, что самостоятельный ремонт как водителю-профессионалу, так и автолюбителю недоступен. Только специалист профессионального автосервиса после диагностики на современном оборудовании может установить истинную причину поломки. Однако это нисколько не уменьшает значимость самостоятельной оценки состояния системы Common Rail и причин ее поломки.

Основные неисправности системы Common Rail

Первыми признаками для водителя того, что система Common Rail перестала исправно работать, являются следующие проявления в работе автомобиля:
понижение мощности двигателя, что особенно заметно при разгоне до максимальной скорости или нагрузке, близкой к предельной;
существенное ухудшение запуска двигателя на холодную после многочасовой стоянки;
ощутимый перебой в работе двигателя (заметно трясется корпус);
повышенный уровень шума мотора;
нехарактерный цвет выхлопного газа (как правило, белого или черного оттенка).
Все вышеперечисленные признаки неисправностей топливной системы Common Rail обычно имеет один и тот же ряд причин, напрямую связанных с износом подвижных элементов на фоне работы двигателя на топливе сомнительного качества.

Причины неисправностей системы Common Rail

Итак, главная причина всех неисправностей топливной системы типа Common Rail дизельного двигателя так или иначе связана с низкокачественным топливом. Как правило, из строя выходят топливные форсунки, ТНВД или подкачивающие насосы.

1. При поломке форсунок автомобиль может заглохнуть даже при наборе скорости. Одним из характерных признаков такой неисправности является возможность некоего «восстановления», проявляемое в том, что через некоторое время после отстоя двигатель может как ни в чем не бывало работать дальше. Для устранения неполадки в сервисе устанавливают особый датчик, который без труда вычисляет сломавшуюся форсунку.

2. Выход из строя устройства ТНВД. Сам по себе насос достаточно устойчив: поломка чаще происходит с датчиками и инжекторами — устройств как создающих, так и контролирующих давление в системе.

3. Грязь в ТНВД. Дизельные двигатели, оснащенные Common Rail, очень чувствительны к грязи. Поэтому при попадании малейших частиц грязи с топливом в ТНВД по всей системе разносится стружка. Избавиться от загрязнения не удается с помощью промывки. Систему приходится менять полностью.

4. Подъем форсунки. Поломка случается при износе элементов крепления. Подъем форсунки приводит к прорыву выхлопных газов и забивке колодца вместе с самой форсункой.

5. Поломка или протечка насоса. В первом случае неисправность возникает из-за проникновения твердых частиц, во втором — из-за износа прокладки.