Что такое система впрыска Common Rail. Особенности и принцип работы

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА COMMON RAIL. ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива с технологией Common Rail (впрыск топлива под высоким давлением), для чего она нужна и как осуществляется ее функционирование. Кроме того, расскажем про основные характеристики технологии, каким образом работает топливный насос в системе, чем впрыск топлива такого типа отличается от других, на каких силовых установках чаще применяется такой механизм и какая польза или вред автомобильному двигателю от Common Rail. В заключении мы поговорим, о том какие задачи выполняет система впрыска Common Rail в двигателе транспортного средства, из каких узлов состоит и каковы ее конструкторские особенности.

Для того, чтобы понять, как функционирует автомобильная система с технологией впрыска топлива под высоким давлением (Common Rail), необходимо знать ее конструкторские особенности, из каких элементов она состоит, а также какие функции и задачи выполняет в той или иной силовой установке транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о принципе работы автомобильной топливной системы Common Rail. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: «Чем отличается система впрыска топлива под высоким давлением от классических топливных технологий?».

 Что такое система впрыска FSI. Особенности и принцип работы
 Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

1. Понятие, особенности, преимущества и недостатки системы впрыска топлива Common Rail

Система Common Rail — технология впрыска топлива для дизельных силовых установок. Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам под постоянным давлением от общей рампы. Данная технология была впервые разработана немецкими инженерами компании Bosch. Коммон Рейл от компании Бош повсеместно используется на транспортных средствах таких марок, как Volvo, Mersedes-Benz и BMW.

Топливная система Common Rail в переводе с английского языка означает общую магистраль топливного механизма транспортного средства. Такая система характеризуется впрыском топлива в камеру сгорания цилиндров под высоким атмосферным давлением. Благодаря подаче топлива под давлением в цилиндры обеспечивается высокая эффективность работы силовой установки и сокращается расход топлива в среднем на 10-15%, а мощность мотора вырастает примерно на 30-40%.

Кроме увеличения мощности силовой установки и снижения расхода топлива, преимущества системы впрыска под высоким давлением Коммон Рейл не заканчиваются. Данная система отмечается уменьшением шума при работе мотора, при этом крутящий момент дизельного двигателя повышается в среднем на 5-10 процентов. Благодаря вышеописанным факторам, система впрыска топлива Коммон Рейл получила всеобщую популярность и на сегодняшний день примерно каждый 2-ой автомобиль на планете с дизельной силовой установкой оборудован этой технологией. 

Среди недостатков системы Коммон Рейл можно выделит довольно высокие нормы по качеству к потребляемому дизельному топливу. В том случае, когда в такую топливную систему попадают мелкие посторонние частицы в виде не растворившегося парафина, который содержится в солярке, то это может привести к выходу из строя форсунок управляемых электроникой и выполненных с высочайшей точностью. Вот поэтому в дизельных силовых установках с системой Коммон Рейл применение качественного дизтоплива является самым главным и обязательным условием.

2. Принцип работы системы впрыска топлива под высоким давлением

Основной принцип работы системы Коммон Рейл состоит на подаче топлива, как правило, дизельного вида, к форсункам от общей рампы под высоким давлением. Давление в такой системе впрыска образуется, а также поддерживается в независимом от частоты вращения коленчатого вала силовой установки состояния. Кроме того, на давление в топливной системе такого типа также никакого влияния не оказывает параметр объема впрыскиваемого горючего в камеры цилиндров. 

Процесс впрыскивания топлива осуществляется форсунками по специальной команде электронного блока управления системы. В каждую форсунку встроены магнитные соленоиды, включение которых происходит все с того же электронного блока управления системы впрыска. Таким образом, при помощи «умных» форсунок образуется управляемый впрыск топлива в камеры сгорания топливно-воздушной смеси, расположенных в цилиндрах двигателя. 

Для повышения эффективности функционирования системы впрыска Комон Рейл было решено разработать и использовать специальный узел, который называется аккумуляторный блок, содержащий в своем составе распределительный трубопровод, трубки подачи топлива, а также сами форсунки. Электронный блок управления по заложенной в него программе передает управляющий сигнал к форсункам, а точнее к их соленоидам, которые установлены на этих деталях. 

Далее соленоиды по команде от блока управления производят подачу дизтоплива в камеры сгорания топливно-воздушной смеси мотора при помощи исполнительных механизмов в виде форсунок. Вся процедура происходит по принципу разделения узла, которое создает высокое давление и элементов впрыскивания, обеспечивающих повышение точности управления процессом сгорания смеси и увеличения силы подачи топлива.

3. Устройство и конструкторские отличия системы Common Rail

Система Коммон Рейл по своему устройству значительно отличается от классических топливных систем, например FSI или GDI. Система впрыска функционирующая под высоким давлением Common Rail и включает в состав 3 основные узла, такие как: 

— Контур низкого давления: включает топливный бак, насос с типом действия подкачки топлива, фильтрующий элемент и трубопроводы для соединения деталей системы.

— Контур высокого давления: он состоит из насоса высокого давления, который заменяет классический ТНВД с контрольно-регистрирующим клапаном, рампы высокого давления с датчиком, который контролирует в ней рабочее давление, форсунок с соленоидами, а также соединительных шлангов с трубопроводами. Справочно отметим, что рампа высокого давления представляет из себя длинную трубу с поперечно установленными штуцерами для соединения с форсунками и исполнен в виде двухслойного элемента.

— Специальные датчики системы: располагаются по всей топливной системе для контроля, регистрации и направления собранной информация на электронный блок. В системе Коммон Рейл насчитывается около десятка таких датчиков.

Блок электронного типа системы Коммон Рейл получает определенные электрические сигналы от таких датчиков, как: положения коленчатого вала, положения распределительного вала, перемещения педали газового акселератора, давления наддува, а также температуры атмосферного воздуха, температуры антифриза, массового расхода воздуха и давления горючей смеси. Электронный блок управления системы Коммон Рейл на основе предоставленных ему сигналов и информации от всевозможных датчиков анализирует, а потом вычисляет нужное количество подаваемой горючей смеси в камеры цилиндров двигателя. 

После вычисления данных, блок управления подает команду о начале впрыска необходимого количества топлива на такие исполнительные элементы, как форсунки. Включение форсунок производится через полученные сигналы на соленоиды. Кроме того, блок управления определяет продолжительность открытия форсунок, корректирует показатели впрыска, а также производит управление работой всей системы в целом.

Контур низкого давления системы обеспечивает при помощи специального насоса, засасывание и подкачивание топлива из бензобака автомобиля, далее происходит пропускание горючего через фильтрующий элемент, в котором оседают ненужные загрязнения в виде парафина, а затем осуществляется доставка отфильтрованной смеси к контуру с высоким рабочим давлением.

При поступлении топлива в контур с высоким рабочим давлением, насос направляет горючую смесь в аккумуляторный блок, где оно находится под давлением в диапазоне от 120-140 МегаПаскаль при помощи контрольного клапана. В том случае, если данный клапан открывается по распоряжению электронного блока, то далее топливо от насоса по сливному трубопроводу направляется в бензобак. Заметим, что каждая форсунка соединяется специальными отдельными трубками высокого давления с аккумуляторным блоком. Внутри самой форсунки, как говорили ранее располагается управляющий соленоид, он же клапан электромагнитного типа. 

Далее по цепочке, после получения электрического сигнала от электронного блока управления системы Коммон Рейл, форсунка осуществляет впрыскивание горючего в определенный цилиндр силовой установки. Продолжительность впрыска топлива производится до тех пор, пока соленоид форсунки не выключится по команде поступившей от все того же электронного блока управления, который в свою очередь вычисляет и определяет момент начала впрыска, количество горючего, получая информацию от разных датчиков и анализируя полученные показатели при помощи специального программного обеспечения, заложенного в память процессора или компьютера на заводе изготовителе. 

Помимо всего прочего, электронный блок управления также систематически производит постоянный контроль работоспособности всей системы Коммон Рейл. Так как в аккумуляторном блоке, горючее находится на стабильно высоком показателе давления, то это дает возможность впрыска малых и четко размеренных порций топлива. Кроме того, в современных системах Коммон Рейл появилась функция подачи предварительной части горючего перед основным впрыском. Эта возможность обеспечила улучшенный процесс сгорания топливно-воздушной смеси в камерах цилиндров двигателя автомобиля.

Видео обзор: «Что такое Common Rail. Принцип работы, строение и особенности»

В заключении отметим, что благодаря высокоточному электронному управлению и оптимальному давлению в системе впрыска топлива Коммон Рейл, в силовой установке сгорание горючего осуществляется с максимальной эффективностью, что обеспечивает комфортную работу мотора автомобиля, так как на каждом из режимов силовой установки достигаются оптимальные показатели. Благодаря этим факторам, сокращается расход топлива и происходит снижение токсичности отработанных газов выхлопной системы транспортного средства. Таким образом, топливная система впрыска горючего под высоким давлением Common Rail обеспечила развитие целого поколения дизельных двигателей, потому что обладает неисчерпаемым потенциалом. Так как экологические нормы по токсичности ежегодно увеличиваются, то это в первую очередь способствует дальнейшему бурному развитию топливных систем по технологии Коммон Рейл.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

bazliter.ru

Топливная система Common Rail — что это такое?

---

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

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.
Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания.

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.

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.

real-avto.com

Комон Рейл — что такое система Common Rail ?

Система Комон Рейл вызывает у многих автолюбителей необоснованное недоверие и опасение. Ее считают очень сложной и неремонтопригодной. Однако она давно используется мировыми автопроизводителями, и зарекомендовала себя с наилучшей стороны, просто называется в каждом автомобиле она по-разному. Для Фольксвагена это будет TD I, для моторов марки Форд TDCi, в Хундаи и Киа используется обозначение Common Rail Direct Injection (CRDI).

Определения системы Коммон Рейл

Для того, чтобы понять, что такое Комон Рейл, можно просто перевести с английского это сочетание слов – общая магистраль. По этой магистрали осуществляется подача топливной смеси к форсункам двигателя от общего аккумулятора высокого давления. Величина давления, независимо от скорости вращения коленвала, остается постоянной. В этом заключается главное отличие от обычных дизельных моторов.

По средствам команды блока управления осуществляется подача горючего форсунками с помощью соленоидов, снабженных магнитами. Топливная смесь перед впрыском нагнетается насосом высокого давления до определенный величины сразу же после запуска двигателя. После этого топливо поступает на форсунки по топливопроводу.
Другим отличием системы Коммон Рейл от обычных дизелей является наличие соленоида, который осуществляет подъем форсуночной иглы. Количество поступающего топлива зависит от положения педали газа, а давление, создаваемое насосом, задается программой из блока управления. Давление топливной смеси и сам процесс впрыска полностью разделены, что позволяет осуществить многофазные варианты впрыска. Старые двигатели с системой Common Rail снабжались двухфазным впрыском, современные же модели оснащаются фазами в количестве до 9 штук.

Преимущества системы Common Rail

Что это за система Common Rail, мы выяснили, теперь осталось разобраться, почему же она все чаще используется на современных автомобилях вместо старых атмосферных двигателей. Основные преимущества представлены ниже:
1) Понижение содержания вредных веществ в выхлопных газах
2) Большая экономия топлива
3) Увеличение мощности двигателя
4) Снижение характерного для дизельных моторов шума
Требования к экологичности автомобилей с каждым годом повышаются, поэтому старые дизеля уже не могут проходить технические осмотры. Это связано с большим содержанием вредных веществ в выхлопных газах. Экономия же топлива происходит за счет одновременного распыления дизеля по цилиндру. Топливо сгорает в большем количестве и поэтому производится меньше отходов, выходящих через выхлопную трубу. Эта система позволяет наиболее точным образом дозировать смесь, что также приводит к снижению потребляемого топлива.

Недостатки

К числу недостатков можно отнести следующие характеристики двигателя с системой Коммон Рейл:
1) Необходимость заправляться только качественным топливом. Связано это с тем, что система выполнена с максимальной точностью и притиркой всех элементов, и в случае попадания в нее загрязнений может выйти из строя или же существенно понизить срок эксплуатации. Эта проблема особо актуальна в условиях низкого качества солярки на отечественных заправках
2) Наличие большого числа датчиков и управляющих элементов, что увеличивает вероятность выхода из строя одного из них и системы в целом. При этом ремонт этих комплектующих достаточно дорог, если сравнивать с автомобилями с обычным мотором
3) Цена на запчасти достаточно высокая, т.к. все элементы выполнены из высокопрочного металла, обработанного с большой точностью
4) Ремонт осуществляется только профессионалами с использованием специального оборудования
Дизель Common Rail и что это такое наглядно продемонстрировано в следующем видеоролике:

Здесь представлена информация по двигателю от Хундай, это видео будет полезно не только опытным мастерам, но и любителям, которые не знают даже основные принципы работы моторов. Также тут можно почерпнуть информацию о возможных причинах поломок и способы их ремонта.
Определенно, что будущие дизельных двигателей за системой Коммон Рейл, т.к. обычные моторы уже не отвечают современным потребностям автовладельцев. Да и экология выдвигает жесткие требования, следование которым невозможно без использования новых технологичных решений. Малый расход топлива также имеет огромное значение – с каждым днем цены на нефтепродукты неизменно растут, что приводит к росту стоимости солярки.

emex52.ru

Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

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.

12psb.ru

Common Rail — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Принципова схема системи

Common Rail,(комон-рейл), (англ. загальний шлях, магістраль) — сучасна система живлення дизельних двигунів внутрішнього згорання із безпосереднім впорскуванням палива в циліндри, основним елементом якої є паливний акумулятор.

Вперше системи живлення акумуляторного типу застосовували на суднових дизельних двигунах починаючи із 1910 року. Високий тиск впорскування дозволяв підтримувати роботу двигуна на всіх режимах. Але механічні системи мали чимало недоліків: металоємність та габаритність, недостатня живучість після розгерметизації одного із з’єднань, необхідність автономної зарядки акумулятора перед запуском. Нові вимоги до систем живлення та дизельних двигунів в цілому, а саме: керування тиском, характеристики подачі пального та керування кутом випередження впорскування, нові екологічні стандарти, призвели до створення нового покоління акумуляторних паливних систем з електронним управлінням. Вперше, серійно застосована, електронна акумуляторна система була впроваджена компаніями Fiat та Elasis. Після того як дизайн та концепція системи були розроблені, концерн Fiat продав її компанії Bosch GmbH. Першими автомобілями із такою системою стали Alfa Romeo 156 1.9 JTD та Mercedes-Benz C 220 CDI, серійний випуск цих моделей датується 1997 роком. У наш час роботи по вдосконаленню системи проводяться компаніями-виробниками систем живлення, зокрема такими як: Bosch GmbH, Lucas та інші.

Вигляд конструкції Common Rail на BMW N47D20

При розробці даної системи було взято за основу систему, із безпосереднім впорскуванням палива у циліндри двигуна. Одним з основних елементів системи є магістральній паливний насос високого тиску котрий нагнітає паливо в паливний акумулятор. ПНВТ сучасних двигунів з системою Common Rail створюють тиск в рампі понад 180-200 МПа(1800-2000 бар). Тиск в рампі утримується сталим за допомогою регулюючого клапана, який скидає надлишок в зворотну магістраль, назад до паливного баку. Кількість палива, що потрапляє до ПНВТ, регулюється за допомогою клапана дозування палива, який розташований на самому ПНВТ. Електронний блок керування, спираючись на показники датчиків, розраховує момент початку впорскування, а також його тривалість, і подає електричний імпульс на форсунки. Застосування форсунок з електричним керуванням (соленоїдні чи п’єзоелектричні) дозволяє більш точно керувати кількістю впорскуваного палива, а збільшення тиску впорскування покращує перемішування палива з повітрям у камері згоряння. За для зниження вібрацій та шуму, а також покращення характеристик двигуна в різних режимах роботи (холодний запуск, різке прискорення, тощо) електронний блок керування може виконувати одну чи кілька незначних ін’єкцій палива безпосередньо перед основним циклом впорскування. Такі ін’єкції підвищують швидкість займання основної порцій палива, знижують токсичність викидів, а також підвищують температуру відпрацьованих газів, що необхідно для вигоряння сажі в сажовому фільтрі.

Така система є простішою, аніж класична система з ПНВТ та форсунками, а також забезпечує майже сталий тиск в рампі навіть на низьких обертах двигуна, але має й свої недоліки — більш вибаглива до якості палива та повністю втрачає працездатність при розгерметизаціі будь-якого з елементів контуру високого тиску. Крім того соленоїдні чи п’єзоелектричні форсунки дорожчі, мають дещо менший ресурс, та потребують калібровки блоку керування після заміни.

Контур низького тиску[ред. | ред. код]

Контур низького тиску включає в себе такі елементи:

Традиційні для дизельних систем живлення поршневі ППН задовільняють потреби системи але є непрактичними. Як правило у системі застосовуються паливні насоси шестеренчастого та роторного(роликового типу) із автономним електроприводом, занурені у паливний бак. Тиск подачі визначається заповненням плунжерного простору та мащенням і становить 0,5…0,8 МПа.

Теплообмінник призначений для зниження температури палива. Стискання палива у контурах високого тиску викликає суттєве його нагрівання, тому перед скиданням невикористаного палива зі зворотної магістралі назад в паливний бак його неодмінно слід охолоджувати. Потрапляння до паливного баку гарячого палива призводить до поступового нагрівання всього його об’єму. З ростом температури дизельного пального його змащувальні властивості погіршуються, крім того зростає ймовірність його вскипання, що призводить до передчасного виходу з ладу паливного насосу високого тиску. Паливо, що потрапляє в радіатор охолоджується повітряним потоком.

Контур високого тиску[ред. | ред. код]

Контур високого тиску включає в себе такі елементи:

Деталь закріплюється на головці блоку циліндрів у вигляді товстостінного трубопроводу.
Розміри акумулятора фірми Bosch:

1. Внутрішній діаметр: 10мм
2. Зовнішній діаметр: 18мм
3. Довжина: 280…600мм
4. Об’єм: 22…60мл

Електронна система керування[ред. | ред. код]

Електронна система керування складається з таких компонентів:

• Електронний блок керування (ЕБК)
• Паливний насос низького тиску
• Датчик положення (швидкості обертання) колінчастого валу
• Датчик положення розподільного валу
• Датчик положення педалі акселератора
• Датчик масової витрати повітря
• Датчик температури повітря
• Датчик температури палива в рампі
• Датчик температури охолоджуваної рідини
• Датчик тиску наддуву
• Датчик тиску палива
• Паливні форсунки
• Клапан-регулятор тиску палива
• Коло керування свічками розжарення

Інформація від різних датчиків надходить в ЕБК, який обробляє ці сигнали. Згідно з характеристичними картами, які зберігаються в пам’яті, блок вираховує оптимальну кількість впорскування палива для кожного циліндра на всіх режимах роботи двигуна. Також ЕБК виконує функцію моніторингу та самодіагностики, що полегшує пошук несправностей.

Автовиробник	Позначення системи	Модель авто
BMW	D-серія	BMW 320D
Cummins	XPI та CCR	Моделі КамАЗ
Daimler AG	CDI та CRD	Mercedes-Benz E220 CDI
Fiat	MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD, DDiS, Quadra-Jet
Ford Motor	TDCi Duratorq та Powerstroke	Ford Fusion 1.4 TDCi
General Motors	CDTi	Opel Antara 2.0 CDTI
Isuzu	DTi
Honda	i-CTDi	Honda Civic 2.2 i-CTDi
Hyundai	CRDi	Hyundai Accent 1.5 CRDi VGT
Land Rover	TD4	Land Rover Freelander II 2.2 TD4
Mahindra	CRDe
Maruti Suzuki	DDiS (по ліцензії Fiat)	Suzuki Swift 1.3 DDiS
Mazda	CiTD	Mazda 6 2.0 CiTD
Mitsubishi	DI-D	Mitsubishi Pajero 3.2 DI-D
Nissan	dCi	Nissan Primastar 1.9 dCi
PSA Peugeot Citroën	HDI або HDi	Citroën C8 2.2 HDI
Renault	dCi	Renault Megane 1.5 dCi
SsangYong	XDi	SsangYong Rexton 2.7 Xdi
Subaru	TD	Subaru Impreza 2.0 TD
Tata	DICOR	Tata Xenon Double Cabine 2.2 Dicor
Toyota	D-4D	Toyota Auris 2.2 D-4D
Volkswagen Group	2.0 TDI, 4.2 V8 TDI, 2.7 i 3.0 TDI (V6)	Volkswagen Passat 2.0 TDI
Volvo	JTD, 2.4D, D5	Volvo XC90 1.9 Jtd
Škoda	TDI	Škoda Octavia II 2,0 TDI

uk.wikipedia.org

Система питания Common Rail дизельного двигателя.

Система впрыска Common Rail



Общие сведения о системе питания Common Rail

Система впрыска Common Rail (Common Rail в переводе с английского — «общий путь», «общая рампа») является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Впрочем, аналог такой системы применяется и в бензиновых двигателях с принудительным впрыском топлива, т. е. инжекторных двигателях.
Разработчиками системы Common Rail являются специалисты известной германской фирмы Bosch. На серийных автомобилях с применением электронного управления такие системы появились в 1997 году.
В настоящее время работы по применению систем Common Rail ведутся практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange).

Основное принципиальное отличие системы Common Rail от рассмотренной в предыдущей статье классической системы питания заключается в том, что топливо к форсункам подается не непосредственно от ТНВД, а от общего накопителя – топливной рампы. Топливная рампа (аккумулятор топлива) представляет собой толстостенный цилиндрический сосуд, способный выдерживать высокое давление, развиваемое ТНВД. В рампе поддерживается постоянное давление топлива с помощью ТНВД и регулятора давления, и каждая форсунка соединена топливопроводом с рампой.
В нужный момент блок управления формирует управляющий сигнал на электромагнитный (или пьезоэлектрический) клапан форсунки, форсунка открывается и топливо впрыскивается в цилиндр.
Таким образом, главной отличительной особенностью системы Common Rail является разделение процессов создания давления и впрыска топлива, что позволяет получить ряд преимуществ в работе.

Применение данной системы позволяет снизить расход топлива, токсичность отработавших газов, уровень шума дизеля, а также значительно улучшить его динамические характеристики. По сравнению с обычным дизелем система Common Rail позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.
Главным преимуществом системы Common Rail является возможность управления подачей топлива посредством компьютера (электронного блока управления), что позволяет осуществлять широкий диапазон регулирования давления, количества и момента начала впрыска топлива.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы классического дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.
Система Common Rail включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. На современных дизелях, оборудованных системой питания Common Rail применяют топливные насосы высокого давления радиально-плунжерного или плунжерного типа.
Более подробно о ТНВД радиально-плунжерного типа здесь.

Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.

Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе.

Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам.

Форсунка — важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.
Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системы впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

***

Принцип действия системы впрыска Common Rail

Принцип работы системы питания Common Rail достаточно прост, и попытки ее применения известны достаточно давно – более полувека назад. Тем не менее, максимального эффекта от использования такой системы питания удается получить лишь с помощью компьютерного управления работой двигателя, поэтому широкое распространение подобные системы получили лишь недавно.
Рассмотрим подробнее работу Common Rail на приведенной ниже схеме (рис. 2).

С помощью топливоподкачивающего насоса (ТПН) топливо закачивается из топливного бака и через фильтр с влагоотделителем подается в радиально-плунжерный насос высокого давления (ТНВД) , который с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера.
Топливный насос высокого давления напрямую связан с распределительным валом и подает порцию топлива в рампу при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота.
От ТНВД топливо под большим давлением поступает в гидроаккумулятор (топливную рампу), откуда поступает на электро- или пьезогидравлические форсунки, управляемые компьютером.
Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак через топливопроводы слива (магистраль обратного слива).

Схему можно увеличить в отдельном окне браузера, щелкнув по ней мышкой.

В нужный момент блок управления (ЭБУ) дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.

Начало впрыска и количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки, зависит от начала и продолжительности сигнала электронного блока управления, формируемого на основании информации от датчиков. Этот сигнал зависит от нескольких параметров, в первую очередь — от режима работы двигателя.
Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, положения коленчатого вала (датчик Холла), положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и некоторые другие.

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.



Многократный впрыск в системе Common Rail

Поскольку давление впрыска не зависит от оборотов двигателя и нагрузки, фактическое начало, давление и продолжительность впрыска могут быть свободно выбраны в широком диапазоне значений.
Кроме того, появляется возможность применения предварительного впрыска (или даже нескольких впрысков), регулируемого в зависимости от потребностей двигателя, что приводит к существенному сокращению шума двигателя наряду с улучшением процесса сгорания и сокращением выброса вредных веществ с отработавшими газами.

С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

• два предварительных впрыска — на холостом ходу;
• один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
• предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке;
• основной впрыск обеспечивает работу двигателя в режиме частичных и номинальных нагрузок.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

***

Достоинства и недостатки системы Common Rail

Как уже отмечалось выше, использование в дизелях системы питания Common Rail вместо классической системы питания дает ощутимый прирост мощности, экологичности и экономичности двигателю. Уменьшение расхода топлива, выброса вредных веществ, шума, наряду с повышением динамических показателей достигается возможностью компьютерного управления всеми процессами впрыска, что невозможно осуществить в традиционных системах питания, даже самых сложных и совершенных.

К существенным недостаткам системы Common Rail следует отнести сложность обслуживания, требующего от технического персонала высокой квалификации и необходимость применения специального оборудования для тестирования работы системы. Поэтому, если автомобиль эксплуатируется в условиях ограниченного технического сервиса невысокого уровня, надежнее использовать классическую систему питания.

Следует отметить, что система питания Common Rail подвергает моторное масло значительным тепловым нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть (головка) поршней нагревается гораздо сильнее, чем у классического дизельного двигателя. Если головка поршня у классического дизеля непосредственного впрыска нагревается до 320-350 °C, при работе с системой питания Common Rail — свыше 400 °С.
В результате моторное масло выгорает и окисляется значительно интенсивнее. По этой причине в смазочной системе дизелей с впрыском типа Common Rail необходимо использовать синтетические или полусинтетические моторные масла.

***

Перспективы развития системы питания Common Rail

Совершенствование системы питания Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска. Очевидно, что чем выше давление в системе в момент впрыска, тем больше топлива успевает попасть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность двигателя. Кроме того, впрыск под большим давлением обеспечивает высокое качество распыливания топлива форсункой, что благотворно сказывается на процессах смесеобразования и горения.
В современных двигателях повышение давления впрыска ограничивается прочностью аккумулятора топлива (рампы) и топливопроводов высокого давления, которые подвержены пульсирующим и вибрационным нагрузкам при работе двигателя и способны разрушиться.
Тем не менее, за полтора десятка лет инженерными решениями удалось увеличить давление на впрыске более, чем в полтора раза – у современных дизелей с системой питания Common Rail оно достигает 220 МПа и даже более.

Высокое давление впрыска надежнее обеспечить, используя систему питания типа насос-форсунка, о которой пойдет рассказ в следующей статье.

***

Устройство и принцип работы ТНВД системы Common Rail



k-a-t.ru

CRDi (Common Rail) — что это такое?

CRDi или Common Rail – это система питания двигателей, которую многие водители ошибочно считают экзотической и малораспространенной. Такую систему питания используют на своих автомобилях многие известные производители, только называется она по-разному:

• Фольксваген: TDI;
• Фиат: CDTi, TtiD, DdiS, JTD;
• Даймлер: CRD, CDI;
• Хендай и Киа: CRDi;
• Дженерал моторс: CDTi, VCDi

Также двигатели с CRDi широко используют на ЖД локомотивах и в судостроении.

CRDi (Common Rail Direct Injection) можно перевести (расшифровать) как прямой впрыск топлива по общей магистрали.

Суть работы этой системы заключается в технологии подачи горючего от общего аккумулятора высокого давления (топливная рампа) к форсункам. Давление в топливной системе не зависит от количества впрыскиваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала. Команду на впрыск форсункам выдает контроллер блока EDC. Осуществляется данная процедура благодаря установленным в форсунках магнитным соленоидам.

Принцип работы:

• Готовое для впрыска топливо находится в рампе под большим давлением.
• В рампу его нагнетает специальный насос сразу же после запуска первых оборотов.
• Затем топливо по топливопроводу начинает подаваться к форсункам под общим давлением.
• В этом и состоит одно из главных отличий системы CRDi от двигателей с классическим ТНВД – иглу форсунки поднимает соленоид, а не давление топлива.
• Цикловую подачу топлива (количество) задает сам водитель, а давление впрыска и угол опережения – программа, заложенная в ЭБУ (блок управления).

Процесс впрыска топлива и образование давление в системе CRDi разделены. Отсюда появляется возможность создания двухфазного и многофазного впрыска. Кроме этого, данный факт позволяет использовать за один рабочий такт сразу несколько фаз впрыска. В первоначальных вариантах системы применялся двойной впрыск. В современных же CRDi используется до девяти фаз.

Основные преимущества системы Common Rail по сравнению с обычными «дизелями»:

1. Установление жестких требований к двигателям в плане экологичности и экономичности. Требования эти ужесточаются с каждым годом. Дизельные двигатели с устаревшими системами впрыска не способны соответствовать требованиям по защите окружающей среды от вредных выхлопов.
2. За счет повышенного давления топлива система CRDi обеспечивает значительную экономию топлива. Чем выше давление топлива в камере сгорания, тем более тонким будет его распыл. Благодаря этому происходит более полное и эффективное сгорания смеси на фоне меньших выбросов вредных веществ и возрастания мощности.
3. Кроме того, постоянное высокое давление в магистрали обеспечивает точное дозирование горючего на протяжении всей длительности впрыска. С классическим ТНВД создать повышенное давление в топливной системе просто невозможно.
4. При возникновении изменений расхода топлива в каналах от ТНВД к форсункам, появляются, так называемые, «волны» давления, которые «пульсируют» по топливопроводу. Это «волновое гидравлическое давление» разрушает топливную систему. По этой причине не существует ТНВД, в которых давление на форсунки составляет более 300 бар. В свою очередь, система Common Rail формирует давление до 2000 бар. Значительных разрушительных колебаний при этом не происходит, а вся работа ведется внутри форсунки.

suvcar.ru