Топливная система common rail что это и как работает,виды АВТОМАШИНЫ

Система коммон рейл устройство и принцип работы

Рад Вас всех снова приветствовать, постоянные читатели и подписчики! В прежних выпусках мы обсуждали принцип работы двухтактного двигателя и устройство системы изменения фаз газораспределения, но речь шла о бензиновых разновидностях ДВС. Пришла пора уделить внимание дизельным силовым агрегатам. Знаете ли Вы, к примеру, что представляет собой система коммон рейл, и основные ее составляющие? Давайте поговорим об этом сегодня.

Что входит в систему

Начнем с общего описания и технологии действия. Так называемая Com­mon rail является разновидностью системы впрыска горючего для дизельных силовых агрегатов. В переводе этот термин трактуется, как «общая рампа», которая объединяет в одну систему форсунки со всех цилиндров. Процессы введения топлива и создания в цилиндрах высокого давления отделены друг от друга технологически. Для повышения давления используется топливный насос высокого давления, так называемый ТНВД. Горючее накапливается внутри топливной рампы и подается дальше на форсунки через укороченные топливопроводы.

Впрыском управляет отдельная система впрыска, которая предусматривает значительные возможности для создания давления и регулирования параметров, чтобы они соответствовали режиму работы мотора. Создано это было для того, чтобы соответствовать все возрастающим требованиям и нормативам, которые касаются снижения токсичности газов и увеличения экономичности автомобильных двигателей.

Основные компоненты системы коммон рейл следующие:

  • насос высокого давления (в аббревиатуре ТНВД);
  • насос для беспрерывной подкачки топлива;
  • фильтр горючего с клапаном начального (предварительного) подогрева;
  • фильтр сетчатый;
  • датчик измерения температуры топлива;
  • клапан, дозирующий топливо;
  • датчик давления дизтоплива с его регулятором;
  • клапан редукционный;
  • топливная рампа;
  • форсунки.

Роль насоса, форсунок и их устройство

Именно последние вместе с насосом ТНВД являются одними из основных отличительных особенностей системы. Форсунки применяются пьезоэлектрического принципа действия. Такой механизм переключается намного быстрее, чем у форсунок, оборудованных электромагнитным клапаном. У пьезоэлектрической форсунки игла весит на ¾ меньше, чем у ее электромагнитного аналога. Благодаря этому достигаются следующие преимущества:

  • быстрота переключения;
  • совершение нескольких впрысков на протяжении одного и того же такта;
  • точная дозировка.

С высокой скоростью переключения становится возможным точнее корректировать фазы впрыска и дозировать подачу горючего. Именно поэтому впрыск идеально подстраивается под потребности дизель-мотора в том или ином режиме его работы.

Еще одна интересная деталь — ТНВД. Это устройство одноплунжерного типа. Его привод связан зубчатым ремнем с коленвала, а частота подстроена под частоту оборотов мотора. Он создает высокое давление в агрегате, которое может достигать 1800 бар — именно такое необходимо для эффективного впрыска. Пара кулачков, которые развернуты на 180 градусов способствует созданию скачка давления вместе с впрыском в течение рабочего такта отдельно взятого цилиндра. Благодаря этому формируется равномерная нагрузка привода насоса, а также снижаются колебания давления.

Как функционирует вся схема

Теперь рассмотрим принцип работы коммон рейл на практике. Блок управления двигателем получает сигналы, поступающие от датчиков и на основании этой информации определяет требуемый объем горючего, которое подается через дозирующий клапан. Включается насос и начинает подавать солярку в топливную рампу. Регулятор обеспечивает поддержание в ней необходимого давления.

Потом наступает момент работы форсунок. Тот же блок управления дает сигнал об их открытии на определенный период времени. Происходит впрыск необходимого количества горючего, который и обеспечивает движение транспортного средства. Чтобы сделать работу силового агрегата более эффективной, в ходе одного и того же цикла работы может происходить многократное повторение таких впрысков, которые могут быть предварительными, основными и дополнительными.

Предварительный нам необходим для того, чтобы поднять температуру внутри камер сгорания. Это приводит к более полному сгоранию основного объема топлива, снижает токсичность отработанных газов и шумность работы. Основной впрыск является главным при работе мотора, и в это время подается максимальный объем дизельного топлива. Чтобы улучшить прогорание частиц, попадающих в сажевый фильтр и поднять температуру выхлопных газов, предусмотрен этап дополнительной подачи. Основным предназначением коммон рэйл является обеспечение высокого давления. Насколько выше оно будет, настолько больше горючего можно впрыснуть в форсунки за один и тот же отрезок времени и увеличить мощностные характеристики.

Читайте также:  Распиновка блока управления печкой газель бизнес; АвтоТоп

Вот так приблизительно работает этот интересный механизм. Все рабочие критерии могут корректироваться в зависимости от режима функционирования двигателя. Ремонт таких агрегатов несколько сложнее обычных дизельных движков, поскольку здесь больше количество сложных деталей и узлов. Впереди нас ожидает немало интересных с технической точки зрения материалов, а пока узнайте не убьет ли моторное масло предназначенное для дизеля бензиновый двигатель. Не забывайте регулярно посещать блог, друзья! На этом пока!

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.

Читайте также:  Ошибка Р0300 Лада Приора, Калина, 4х4 - ME17

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.

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.

Как работает Сommon rail

Система Сommon Rail стала огромным шагом вперед в развитии дизельных двигателей. Рассмотрим принцип работы системы впрыска, а также преимущества и недостатки двигателей с Коммон рейл.

Принципиальное отличие

В отличие от системы распределительного типа, где форсунки открываются при определенном давлении и впрыскивают строго отведенную ТНВД порцию топлива, Сommon Rail предполагает подачу дизельного горючего ко всем форсункам от общего аккумулятора – топливной рамы (common rail с англ. – общая магистраль). Основная роль ТНВД – нагнетание горючего под высоким давлением в топливную рампу, тогда как за впрыск топлива отвечает ЭБУ двигателя. Момент начала впрыска, количество подаваемого топлива и количество впрысков за цикл регулируется моментом и временем открытия форсунок.

Устройство

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.

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.
Читайте также:  Как измерить объем жидкости подручными средствами

Помимо Bosch, производством компонентов и усовершенствованием системы Сommon Rail занимаются Delfi (Lukas), Densо и др.

Управление

Посредством данных, полученных от датчика положения педали газа, ЭБУ понимает желаемый водителем уровень крутящего момента. Считывая данные с ДВКВ, ДВРВ, ДМРВ, ДТОЖ, датчика наддува, датчика температуры топлива в рампе, электронный блок управления двигателем оценивает фактическую режимную нагрузку на мотор и решает, в какой момент нужно подать сигнал на форсунки и сколько топлива впрыснуть в цилиндры за цикловую подачу.

В чем секрет эффективности

Разделение цикловой подачи на такты и впрыск топлива под большим давлением – два факторы, обеспечивающие дизельным двигателям с впрыском Сommon Rail мощность, экономичность и дружелюбность к окружающей среде.

ТНВД распределительного типа с электронным управлением, не говоря уже о полностью механических насосах, подавали дизель в цилиндры большими порциями и под сравнительно малым давлением (к примеру, ТНВД Bosch VE мог выдать всего 700 бар при 2400 об/мин). Увеличение давления при распылении позволяет разбить топливо на более мелкодисперсные частицы, увеличив тем самым площадь контакта частиц дизеля с окислителем – кислородом. Чем меньше распыляемые частицы топлива, тем они быстрее нагреваются и, как следствие, эффективней сгорают. В результате мы получаем большую мощность двигателя, как так топливо сгорает практически полностью, высвобождая большее количество энергии, и меньший расход топлива. В случае с единым аккумулятором нет прямой зависимости между оборотами двигателя и давлением топлива в рампе, поэтому даже на холостых оборотах давление достаточное для качественного распыления.

Деление цикловой подачи на такты означает, что за такт впуска форсунка успевает впрыснуть топливо не один, а несколько раз (от 2 до 7 в современных системах). Различают:

  • предварительный впрыск – предназначен для поднятия температуры в камере сгорания и лучшего возгорание основного впрыска, на который и приходится большая доля дизельного топлива;
  • основной впрыск;
  • дополнительный впрыск – может быть использован для прожига сажевого фильтра.

Разделение цикловой подачи позволяет уменьшить характерный шум работы дизельного двигателя, так как давление в камере сгорания нарастает постепенно, поэтому характерный взрыв ТПВС в камере происходит мягче. Количество впрысков определяется ЭБУ и зависит от многих параметров (режима работы двигателя, нагрузки, температуры ОЖ и т.д.).

Преимущества и недостатки

Основные достоинства дизельных ДВС с впрыском Сommon Rail:

  • экономичность;
  • приемистость двигателя (эластичность), мощность;
  • уменьшение вибраций, шума;
  • экологичность.

Как бы это странно не прозвучало, но система впрыска с топливной рейкой не имеет явных недостатков, так как назвать минусом требовательность к качеству топлива было бы неправильно. Согласитесь, что это скорее проблема АЗС и контролирующих органов, нежели системы впрыска дизельного двигателя. Отрицательными моментами могут стать лишь конструктивные особенности ТНВД, форсунки или датчиков той либо иной модели. К примеру, некоторые насосы имеют довольно мягкий алюминиевый корпус, поэтому со временем они начинают гнать стружку, появление которой чрева выходом из строя форсунок и ускоренным износом ТНВД. Также всем известно, что пьезоэлектрические форсунки имеют меньший ресурс и часто не поддаются ремонту.

При эксплуатации дизельного двигателя с системой Сommon Rail следует помнить о высоких требованиях к качеству топлива и строгом соблюдении периодичности замены фильтров.

Ссылка на основную публикацию
Топливная система Common Rail описание и принцип работы
Топливная система common rail что это и как работает,виды АВТОМАШИНЫ Топливная система Common Rail применяется исключительно в дизельных двигателях и...
ТОП-20 лучших зимних шин; Рейтинг 20202021 года
Как выбрать зимнюю резину для автомобиля Водитель с наступлением первых холодов задумывается о смене летней резины на зимнюю. Это удовольствие...
ТОП-20 лучших моторных масел для двигателя; Рейтинг 2020 года
Какое моторное масло лучше выбрать синтетика или полусинтетика Чтобы разобраться в том, какое моторное масло лучше стоит изучить категории, и...
Топливная система common rail что это и как работает,виды АВТОМАШИНЫ
Система коммон рейл устройство и принцип работы Рад Вас всех снова приветствовать, постоянные читатели и подписчики! В прежних выпусках мы...
Adblock detector