Sw-motors.ru

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

Самая популярная система впрыска топлива Common Rail

Самая популярная система впрыска топлива Common Rail

Уважаемые наши читатели, в публикациях на блоге мы много внимания уделяем системам бензиновых двигателей, обратим внимание и дизели. Поэтому сейчас посвятим статью одной из передовых технологий, которая встречается на большинстве современных автомобилей с дизельными агрегатами. Главным героем этого рассказа станет система впрыска common rail.

Поговорим о её особенностях, конструкции, а также узнаем, почему она так популярна среди автопроизводителей.

Система впрыска Common Rail: от истоков до наших дней

Для начала окунёмся в историю. Cистема впрыска Common Rail, относящаяся к системам непосредственного впрыска, массово используется на легковом автотранспорте с середины 90-х годов, и до нынешних времён пережила несколько этапов модернизаций.

Хотя её автором и официальным владельцем считается компания Bosch, идейным создателем системы является концерн Fiat.

Именно итальянцы создали концепцию современной Common Rail и затем, из-за недостатка финансовых средств продали технологию немцам.

Стоит сказать, что мысли о подобных способах питания дизельных двигателей инженерные умы вынашивали с середины ХХ века, но только с развитием дешёвой электроники эти идеи стали повседневной реальностью.

Пора вернуться в наши дни и разобраться, что такое система впрыска Common Rail и что скрывает это загадочное словосочетание.

На самом деле, всё просто, в дословном переводе на русский оно означает – общая рампа.

И действительно, элемент с таким названием, который без лишнего пафоса можно назвать ключевым, имеется в данной системе.

Также его именуют аккумулятором высокого давления или топливной рампой.

В этот узел под большим давлением нагнетается дизельное топливо, которое затем распределяется по форсункам, а они, в свою очередь, по команде впрыскивают солярку в нужный момент прямо в цилиндры.

По сути, в этом и заключается главная «фишка» Common Rail – процессы нагнетания давления и впрыска разделены, что позволило инженерам без лишних «напрягов» управлять моментом начала инжекции горючего и в широких пределах регулировать его напор.

Наверное, вы заметили, что Common Rail имеет общие черты с системой непосредственной инжекции бензиновых моторов.

Так и есть, архитектуры похожи, но если в бензиновом двигателе впрыск происходит под давлением около 20 МПа, то в его дизельном собрате эти цифры больше в 10 раз!

Дизельное чудо Bosch. Как оно устроено?

Конструктивно систему Common Rail можно разделить на такие основные элементы:

  • контур низкого давления;
  • топливный насос высокого давления (ТНВД);
  • регулятор и датчик давления;
  • топливную рампу;
  • форсунки;
  • блок управления.

Контур низкого давления, в принципе, ничего особенного собой не представляет. Тут стандартный набор – бак, подкачивающий насос, несколько фильтров и подогревающие приспособления.

Главная цель этого узла предоставить ТНВД нужное количество горючего, которое затем под его напором будет вкачано в топливную рампу.

Задача рампы — накапливание большого количества топлива под высоким давлением.

В рампу встраиваются датчик и регулятор давления. Первый контролирует параметры топлива, а второй – поддерживает необходимое давление для оптимальной работы двигателя в конкретный момент времени.

Ну и конечно, форсунки. В системе Common Rail их можно назвать настоящим произведением технического искусства.

Так как форсункам приходится функционировать в условиях высокого давления и температуры, к ним предъявляются особые конструктивные требования.

К тому же, они должны очень быстро реагировать на команды блока управления.

Описанными чертами обладают пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки – быстрые, надёжные, крепкие.

Управляет всем этим безобразием на основе разработанных программ и информации, поступающей от россыпи всевозможных датчиков, ЭБУ.

Отдельного внимания заслуживает алгоритм впрыска дизельного топлива в системе Common Rail. Как мы уже говорили, форсунки в ней открываются и закрываются очень быстро, что позволило реализовать довольно хитрую схему.

Так, процесс впрыска разбит на несколько этапов – предварительный, основной и финальный (дополнительный).

Благодаря такой разбивке инженеры добились максимальной эффективности сгорания солярки, меньшей шумности мотора и наилучшей экологичности.

И в завершении несколько слов и плюсах и минусах Common Rail.

О некоторых положительных сторонах мы сказали в предыдущем абзаце – двигатели, оборудованные данной технологией, экономичны, работают тихо и имеют низкий уровень выбросов вредных веществ.

В дополнение ко всему, такие моторы могут похвастаться завидными эксплуатационными характеристиками.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя kgb

Всё это повлияло на выбор автопроизводителей – более 80% всех машин с дизельным мотором, выпущенных в последние годы, оборудованы именно Common Rail.

Недостатки тоже имеются. Например, сложность обслуживания, дороговизна запчастей, зависимость работоспособности системы от герметичности каждого её элемента.

Надеюсь, друзья, эта статья «Система впрыска Common Rail» была полезна для вас.

Подписывайтесь на наш блог, делитесь ссылками на него со своими знакомыми, а мы будем радовать Вас новыми и интересными статьями.

Устройство системы питания автомобиля

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail – это современная система впрыска дизельных двигателей. Работа системы Common Rail заключается в подаче топлива к форсункам от топливной рампы. Система впрыска была разработана специалистами фирмы Bosch.

Система Common Rail обеспечивает снижение расхода топлива, уменьшает шум работы дизельного двигателя и снижает выброс отработавших газов в атмосферу. Основное преимущество системы Common Rail — широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, чего удалось достичь благодаря разделению процессов создания давления и впрыска.

Устройство системы впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет собой контур высокого давления системы питания дизельного двигателя . Дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Rail состоит из: топливного насоса высокого давления (ТНВД), дозирующего клапана, регулятора давления топлива, топливной рампы и форсунок. Все элементы объединены топливопроводами.

1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр; 3 – топливный насос высокого давления; 4 – топливопроводы; 5 — датчик давления топлива; 6 — топливная рампа; 7 — регулятор давления топлива; 8 – форсунки; 9 — электронный блок управления; 10 — сигналы от датчиков; 11 — усилительный блок.

ТНВД предназначен для образования высокого давления топлива в топливной рампе. На современных автомобиля применяют ТНВД плунжерного типа. Регулятор давления изменяет подачу топлива к ТНВД в зависимости от режима работы двигателя.

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

Топливная рампа служит для накопления и поддержания высокого давления топлива, балансировки колебаний давления, распределения топлива по форсункам.

Форсунка — элемент системы впрыска, который отвечает за впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки соединены с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе Common Rail применяются пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки .

Управление системой впрыска Common Rail осуществляет электронная система управления в дизеле, которая состоит из датчиков электронного управления.

Основные исполнительные механизмы системы впрыска Common Rail: форсунки, дозирующий клапан и регулятор давления топлива.

Как работает система впрыска Common Rail

На блок управления двигателя подается сигнал от датчиков, благодаря которым регулируется необходимое количество топлива, которое подается топливным насосом высокого давления через клапан дозирования топлива. ТНВД накачивает топливо в топливную рампу.

В определенный момент блок управления двигателем подает команду открытия клапана форсунки. Таким образом, блок управления управляет системой впрыска в зависимости от режимов работы двигателя.

Чтобы добиться высокой эффективности работы двигателя в системе Common Rail применяют многократный впрыск топлива на протяжении одного цикла работы двигателя. Виды впрысков: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

  • два предварительных впрыска — на холостом ходу;
  • один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
  • предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке.

Основной впрыск реализует работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для регенирации сажевого фильтра за счет повышения температуры отработавших газов.

Система следует следующему принципу, чем выше давление, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за один и тот же промежуток времени, что приведет к увеличению мощности.

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».

Читать еще:  Что такое шильдики в двигателе

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.

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.

Читать еще:  Эфир для запуска двигателя инжектор

6.2. Общие сведения о системе впрыска «Common Rail»

Расположение элементов системы впрыска «Common Rail» на дизельном 4–цилиндровом двигателе

Основным элементом системы впрыска топлива является топливный насос, который устанавливается на всех дизельных двигателях. Давление впрыска до 1350 бар необходимо для увеличения мощности до 160 кВт на цилиндр.

За последние годы разработано много систем впрыска дизельного топлива, в частности, прямого впрыска (Dl). При этом преследовалась задача не только увеличения мощности двигателя, но и уменьшения расхода топлива и шума и снижения токсичности отработавших газов. По сравнению с ранее использовавшимися системами система впрыска топлива Bosch «Common Rail» (аккумуляторная топливная система) для прямого впрыска топлива (Dl) обеспечивает более высокую гибкость при адаптации к системе питания дизельного двигателя, например:

– обширная область применения (для легковых и коммерческих автомобилей с выходными мощностями 30 кВт на цилиндр, а также и для грузовых автомобилей большой грузоподъемности, локомотивов и судов с выходными мощностями 200 кВт на цилиндр;
– высокие давления впрыска топлива до 1400 бар;
– изменения впрыска при запуске двигателя;
– возможность контрольного, главного и позднего впрыска;
– обеспечивает соответствие давления впрыска рабочему режиму двигателя.

Функционирование системы впрыска

Отличительная характеристика системы с общим трубопроводом «Common Rail» (аккумуляторной топливной системе) заключается в разделении узла, создающего давление, и узла впрыска топлива.

Основу системы составляет резервуар (аккумулятор). Давление впрыска не зависит от количества впрыскиваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Запас топлива под давлением находится в аккумуляторе высокого давления «Common Rail» и готов к впрыску. Количество впрыскиваемого топлива определяется по требованию водителя, а давление впрыска рассчитывается блоком управления (ECU) на основании информации от различных датчиков. ECU в точно установленный момент передает сигнал возбуждения к соленоиду форсунки, означающий начало подачи топлива. Количество впрыскиваемого топлива определяется периодом открытия распылителя и давлением в системе. ECU и датчики системы впрыска топлива включают:

– ECU;
– датчик частоты вращения коленчатого вала;
– датчик положения распределительного вала;
– датчик положения педали акселератора;
– датчик давления в системе с общим трубопроводом;
– датчик температуры охлаждающей жидкости;
– измеритель расхода воздуха.

На основании информации от вышеперечисленных датчиков и требования водителя (положение педали акселератора) ECU определяет мгновенную операционную характеристику двигателя и автомобиля в целом. Блок обрабатывает сигналы, выработанные датчиками и переданные по линиям связи, и на основании этой информации управляет системой впрыска в режиме открытого или закрытого контура. Частота вращения коленчатого вала двигателя измеряется датчиком частоты вращения коленчатого вала, а датчик положения распределительного вала определяет последовательность впрыска топлива (длина фазы). Электрический сигнал от потенциометра положения педали акселератора передает ECU сигнал о степени нажатия водителем на педаль акселератора.

Измеритель расхода воздуха передает ECU сигнал с данными относительно мгновенного потока воздуха, что позволяет рассчитать процесс полного сгорания топлива с минимальным содержанием вредных веществ в отработавших газах. Поскольку двигатель оборудован турбокомпрессором и регулировкой увеличения давления наддува, дополнительный датчик также измеряет это давление. При низкой наружной температуре и холодном двигателе ECU определяет момент впрыска и другие параметры, соответствующие особому эксплуатационному режиму. В зависимости от автомобиля и повышения требований к безопасности и комфорту для передачи информации ECU могут использоваться дополнительные датчики. На рисунке показан пример дизельного 4–цилиндрового двигателя с системой впрыска топлива «Common Rail».

Основные функции системы заключаются в обеспечении впрыска требуемого количества топлива в строго определенный момент и под необходимым давлением. Это обеспечивает не только плавную работу дизельного двигателя, но и экономичное потребление топлива.

Дополнительные функции в режиме работы в закрытом контуре и функции управления без обратной связи служат для уменьшения токсичности отработавших газов и расхода топлива и используются для улучшения безопасности, комфорта и удобства.

Например: рециркуляция отработавших газов (EGR), регулировка давления наддува воздуха, переключение передач, электронный иммобилайзер и т.д. Система CAN обеспечивает обмен данными с другими системами автомобиля. При диагностической проверке автомобиля можно извлечь данные, находящиеся в резерве данных системы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector