Что такое система коммон рейл: Изучаем Common Rail: всё путем — журнал За рулем

Содержание

Принцип работы Common Rail: особенности и преимущества

На чтение 3 мин. Просмотров 386

Для того, чтобы сократить расход горючего на 15 процентов используется топливная система впрыска common rail. Это позволяет экономить расход топлива и сократить вред, наносимый окружающей среде.

Топливная система впрыска Common Rail регулирует и контролирует подачу горючего. Она получила большое распространение среди дизельных двигателей. Предпосылкой к появлению Common Rail стала тяжелая экологическая ситуация. В воздух выбрасывалось слишком много токсичных отходов, которые производили дизельные агрегаты. Основным плюсом системы стал принцип ее работы, а также экономия топлива и увеличение мощности двигателя.

Common rail

Экологичная система

Стоит подробнее остановиться на экологичности Common Rail. Первым и очень важным плюсом является максимальная отдача при сгорании топлива. Дизель начинает работать в оптимальном режиме, на полную мощность. Благодаря этому принципу работы выбросы токсичных химикатов в воздух существенно сокращаются.

Common Rail явилась мощной поддержкой развития дизельных двигателей, именно из-за сокращения вредного выхлопа в атмосферу. При этом прогресс не стоит на месте и с каждым годом она совершенствуется и становится еще более эффективной и безопасной.

Принцип работы

В основе принципа работы Common Rail лежит система подачи горючего к форсункам от топливной рампы. Это происходит под высоким давлением, независимо от частоты вращения коленвала или от количества топлива, которое впрыскивается в систему. Впрыскивание происходит через форсунки после подачи сигнала от контроллера, за счет встроенных магнитов, которые активируются блоком управления.

Топливная система впрыска Common Rail особенна тем, что использует аккумуляторный узел, содержащий распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки.

Принцип прост. Заданная программа передает сигнал к магнитам форсунок, а те, в свою очередь, впрыскивают горючее в камеру сгорания.

Работающий распределительный узел, который создает высокое давление и узел, впрыскивающий топливо, дают повышенную точность управления процессом сжигания и увеличению объема впрыска.

Как устроена система впрыска

Основные части Common Rail это:

  • Контур низкого давления, состоящий из топливного бака, подкачивающего насоса, топливного фильтра и соединительных трубопроводов;
  • Контур высокого давления (ВД) комплектуется насосом ВД, с контрольным клапаном, аккумуляторным узлом ВД, иначе именуемого рампой, форсунками и трубопроводов ВД;
  • Датчики.
Части common rail

Порядок работы

Особе внимание следует уделить устройству аккумуляторного узла. Это довольно длинная труба, имеющая поперечные штуцеры, к которым присоединяются форсунки.

Не менее интересен электронный блок управления. Принцип его работы заключается в получении электрического импульса от ряда датчиков:

  1. Положения коленвала.
  2. Положения распредвала.
  3. Датчика перемещения педали Газ.
  4. Датчиков температуры воздуха и охлаждающей жидкости.
  5. Измерителя массового расхода воздуха.
  6. Показателя давления горючего в аккумуляторном узле.

При помощи этих датчиков вычисляется объем горючего, которое необходимо подавать на впрыск. Распознает и считывает эту информацию электронный блок управления. Он подает сигнал к началу впрыска, а также контролирует длительность работы форсунок и вносит коррективы в работу всей топливной системы.

Фильтруется топливо в контуре низкого давления, благодаря подкачивающему насосу оно засасывается из бака и проходит очистку. Только после этого топливо поступает к контуру ВД, где благодаря насосу ВД, подается в аккумуляторный узел при огромном давлении более 130 миллиампер. Активно участвует в этом процессе контрольный клапан.

Клапан открывается при получении сигнала от блока управления и отправляет горючее в топливный бак, через сливной трубопровод. Аккумуляторный узел соединен со всеми форсунками и трубопроводом и с помощью магнита (соленоида) начинает впрыск топлива в нужный цилиндр. Так работает эта сложная, но очень востребованная система.

Подводя итоги можно сказать, что сердцем и мозгом системы является блок электронного управления.

Он участвует во всех процессах, происходящих в Common Rail, полностью контролирует время, количество и продолжительность впрысков горючего. Соединяет воедино все составляющие топливной системы, подобно мозгу, управляющему центральной нервной системой живых организмов.

Топливная система Сommon Rail: принцип работы впрыска, двигателя

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.

ТНВД

Топливная система Сommon Rail была разработана специалистами компании Bosch, которой и принадлежит основная доля рынка дизельных систем впрыска. На данный момент существует 5 генераций ТНВД Bosch системы Сommon Rail.

  • СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией, расположенной в баке. Насос лишен клапана дозирование топлива, его функцию выполняет регулятор давления, вмонтированный в рейку (отличительная черта систем с СР1). Чаще всего СР1 комплектуются электромагнитными форсунками.
  • СР1Н – усовершенствованный вариант СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД вмонтирована механическая подкачивающая секция. Главная особенность – наличие клапана регулировки количества топлива, нагнетаемого в рейку. По сравнению с СР1, обеспечивает большое давление – 1600-1800 бар. Также большая эффективность достигается за счет возможности принудительного отключения одного из плунжеров, когда в большом количества горючего нет необходимости.
  • СР2 – ТНВД, предназначенные для тяжелого коммерческого транспорта.
  • СР3. Отличительная черта – количество нагнетаемого топлива регулируется не в контуре высокого давления, а еще на подходе к плунжерам путем контроля объема топлива, подаваемого к насосу. СР3 имеет механическую топливоподкачивающую секцию (варианты с электронасосами крайне редки). Двигатели с ТНВД СР3 оснащались только пьезоэлектрическими форсунками CRI 3.
  • СР4. ТНВД имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 (создаваемое давление – 1800 бар) и 2-плунжерный CP 4.2 (максимальное давление – 2000 бар). ТНВД имеет встроенный регулятор давления и механическую секцию низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 оснащаются пьезофорсунками, но существуют системы и с электрогидравлическими инжекторами.

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

Управление

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

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.

Топливная аппаратура | Ремонт топливной аппаратуры дизельных двигателей

Диагностика и ремонт системы Common Rail

В отличие от традиционных дизельных двигателей, в которых используется электронный топливный насос высокого давления (ТНВД), система Common Rail подает топливо на форсунки через накопительную рампу, поэтому такие двигатели внешне похожи на бензиновые двигатели. В системах Common Rail процессы создания и впрыскивание топлива в цилиндры разделены- давление создается и регулируется насосом (ТНВД и подкачивающий насос), а впрыск и дозировку топлива в цилиндры осуществляют инжекторы. Все компоненты управляются EDC- блоком электронного управления.

Схема системы Common Rail

Схема показывает простую систему Common Rail. Механический насос(1) создает давление, которое подает топливо в рампу(3). Клапан контроля потока топлива(4) поддерживает давление на уровне, которое задано блоком управления(8). Рампа подает топливо на инжектора(5). Датчики информируют ЭБУ о достигнутом давлении(2), скорости вращения двигателя(9), положении распредвала(10), педали акселератора(11), давлении надува(12), температуре впускного воздуха(13), температуре охлаждающей жидкости(14). Позиции 6 и 7 — топливный фильтр и топливный бак. Более сложные системы используют дополнительные датчики: cкорости, внешней температуры, широкополосный кислородный датчик, датчик разницы давления (определяет заполнение сажевого фильтра в выхлопе). На диаграмме не указаны свечи накаливания. Они используются, для запуска и работы двигателя при отрицательных температурах, а так же при низком атмосферном давлении. Блок управления может контролировать давления турбины, рециркуляцию выхлопного газа и заслонки впускного коллектора. Насос высокого давления через подкачку забирает топливо из бака, повышает давление до необходимой величины в распределительном трубопроводе (в рампе) и далее по трубкам высокого давления, топливо идёт к инжекторам и впрыскивается в цилиндры двигателя. Управляющие сигналы идут к дозаторам насоса и электрическим клапанам каждого инжектора . Это отражено на схеме.

Оборудование и обучение специалистов технологиям ремонта современных топливных систем — дорогое удовольствие для СТ . Поэтому некоторые автосервисы идут самым простым и дешевым путем , приобретая стенд для проверки обычных механических форсунок . Такой стенд не может развить давление больше 400 бар и подключение каких либо приборов дающих импульс на электромагнитный клапан инжектора не может выявить его неисправность.

Стенд для проверки системы Common Rail

Инжектор закрепляется в оправке, на распылитель одевается впрысковая камера с электронной ячейкой, которая подключается к компьютеру для измерения производительности, подсоединяются трубопровод высокого давления для подачи проверочной жидкости, трубопровод системы измерения обратного слива, проводка подачи сигналов. После установки на стенд инжектор закрывается толстым поликарбонатным колпаком. Давление в системе CR современного легкового автомобиля может достигать 1600 бар, у грузовика или спецтехники около 1300, а самые последние версии системы CR уже работают на давлении до 2200 бар! При таких величинах безопасность проверяющего самое главное — в случае обрыва шланга или протечки, струя легко может травмировать руки или обрезать пальцы не хуже хирургического скальпеля! Сам инжектор во время испытаний нагревается до температуры свыше ста градусов, так как топливо нагревается в результате сжатия на стенде. После теста без защитных перчаток к нему невозможно прикоснуться. Диагностика с последующим ремонтом каждого инжектора может длиться до двух часов. На грузовик, оснащённый такой системой, настройка комплекта занимает практически весь рабочий день. Во время настройки стенд проверяет двенадцать параметров: количества впрыскиваемого и возвращаемого топлива на режимах холостого хода, максимальной и промежуточной нагрузки, сопротивление клапана инжектора на всех режимах, моменты начала подачи, герметичность и т.д. Иногда попадаются инжектора, которые приходиться снимать со стенда и перенастраивать по несколько раз, прежде чем все параметры войдут в допуски и стендом будет выдан протокол о работоспособности. Короче говоря: ремонт инжектора производится очень серьёзно. Опять же, как и у топливных насосов, компания BOSCH разрабатывает и составляет списки контрольных значений для инжекторов только под стенды BOSCH EPS-200 и BOSCH EPS-815 с дооснащением CRI- для испытания систем Common Rail. Эти значения прочитать невозможно, они прошиты в память стендов и выводятся на экран только после введения идентификационного номера инжектора и начала его диагностики. Похожее оборудование существует у английской фирмы HARTRIDGE, авторизованное для систем Common Rail DELPHI и DENSO малого коммерческого и легкового транспорта. Итак, опять всё возвращается к наличию оборудования и опытных топливщиков. Есть у фирмы, производящей ремонт Ваших инжекторов, стенд BOSCH EPS-200, EPS-815 или HARTRIDGE – несите. Нет стенда – не тратьте своё время и деньги. Вам слепят «нечто», которое правильно работать не сможет!

BOSCH EPS-200 и BOSCH EPS-815

Преимущества и недостатки Common rail

Преимущества:

  • одноканальный ТНВД
  • постоянное давление впрыска топлива независимо от скорости вращения коленчатого вала двигателя (что особенно важно при работе в режиме холостого хода иди на малых оборотах)
  • широкий предел регулировки начала и конца подачи с помощью ЭБУ (для точного дозирования и более полного сгорания топлива).

Недостатки:

  • сложная конструкция форсунок и частая их замена
  • при разгерметизации любого элемента система перестает работать
  • более высокие требования к качеству топлива, чем у традиционных систем.

На сегодняшний день до 70% всех выпускаемых дизельных двигателей оснащается системами Common Rail, и эта доля продолжает расти. По прогнозам компании Robert Bosch GmbH доля системы Common Rail на рынке к 2016 году достигнет 83%, в то время как в 2008 году эта цифра составляла лишь 24%.

Лидерами в производстве систем Common Rail являются R. Bosch, Denso, Delphi, L’Orange, Scania.

История Common Rail

Начало системе Common Rail положил швейцарский инженер Роберт Хубер в конце 60-х. Далее эта технология перешла в руки и была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе. Но все-же пионерами, которые адаптировали систему к нуждам автомобилестроения в середине 90-х годов стали доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Корпорации DENSO, Япония. Они разработали систему Common Rail для коммерческого транспорта и воплотили ее в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках HINO Rising Ranger, а потом в девяносто пятом году продали технологию другим производителям, а именно компаниям Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как FIAT разработал дизайн и концепцию системы, она была воплощена в Alfa Romeo 156 1.9 JTD в 1997 году. Но из-за финансовых трудностей технологию пришлось продать немецкой компании Robert Bosch GmBH,которая довела систему до массового производства. Следующим автомобилем с этой системой стал Mercedes-Benz C 220 CDI.

Как мы работаем

Первое, что мы всегда делаем – это диагностику системы Common Rail. В состав узла входит целый набор комплектующих, работоспособность которых нужно проверить. Для диагностики применяется специальный стенд и лицензионное ПО. На стенде воссоздается принцип естественной работы топливного оборудования, текущие показатели налива сравниваются с эталонными (номинальными), на основании чего делаются соответствующие выводы.

Когда будут выявлены точные причины поломки, осуществляется ремонт системы Common Rail. Ремонтная зона СТО оснащена:

  • комплектами сборки форсунок, их настройки;
  • стендом для проверки топливной аппаратуры в сборе;
  • полным набором профессионального инструмента.

Используем качественные оригинальные запчасти, всегда в наличии широкий выбор деталей известных брендов. Это в разы сокращает сроки проведения ремонтных работ. При необходимости недостающие комплектующие можно дозаказать в индивидуальном порядке, сроки поставок уточняйте.

Напоминаем, что применение топлива низкого качества, игнорирование необходимости прохождения плановых ТО уменьшает рабочий ресурс узла. Если мощность агрегата заметно снизилась, расход топлива возрос, из трубы выхлопа идет белый или черный дым, мотор работает нестабильно, обращайтесь на СТО.

Группа компаний ИНФРА-М

 

Развитие современного автомобилестроения связано с разработкой и внедрением новых топливных систем дизельных двигателей, позволяющих существенно повысить эффективность эксплуатации автотранспортных средств. К таким топливным системам можно отнести системы «Common Rail» 4-го поколения корпорации «Robert Bosch GmbH», обеспечивающие соответствие колесных транспортных средств пятому и шестому экологическим классам. Однако для обеспечения таких высоких экологических стандартов существенно повышаются требования к эксплуатации и техническому обслуживанию указанных топливных систем. Нарушение правил эксплуатации транспортного средства, несвоевременное и некачественное техническое обслуживание топливной системы способны вызвать катастрофические виды изнашивания её деталей вследствие попадания воздуха в систему (завоздушивания), что приводит к отказу дизельного двигателя автомобиля и дорогостоящему ремонту. В современной научно-технической литературе отсутствуют научно обоснованные рекомендации по предотвра-щению таких отказов. Поэтому исследования в данном направлении являются актуальными.

 

 

 

Анализ условий работы деталей пар трения топливной системы Bosch «Common Rail» 4-го поколения

 

 

Рассмотрим устройство системы Bosch «Common Rail» 4-го поколения (рис. 1).

Данная система имеет две модификации топливного насоса высокого давления (ТНВД): СР4.1 — с одним плунжером и СР4.2 — с двумя плунжерами. В ней могут применяться пьезофорсунки или электромагнитные топливные форсунки (1) с возможностью работы при 2000 атм. В форсунках игла и корпус распылителя образуют прецизионную пару трения (зазор в сопряжении составляет несколько микрометров). Игла (2) совершает тысячи возвратно-поступательных движений в минуту, поэтому попадание каких-либо загрязнений с топливом в форсунку недопустимо.

ТНВД (3) предназначен для создания в топливной магистрали давления, необходимого для работы системы впрыска (форсунок). Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень от коленчатого вала. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале (4) на 180°, скачок давления топлива формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик (5), соединенный с толкателем (6) плунжера (7). Толкатель плунжера, плунжер и соответствующие отверстия в корпусе (8) ТНВД образуют прецизионные пары трения, смазочным материалом которых является дизельное топливо. Топливный насос низкого давления (ТННД, 9) подаёт насосу высокого давления топливо в количестве, необходимом для каждого режима работы двигателя. Через дозирующий клапан (10) топливо попадает в область высокого давления. Управление клапаном осуществляется от блока управления двигателем. Кулачки приводного вала приводят плунжер (7) насоса в возвратно-поступательное движение. При возвратном движении плунжера объём камеры сжатия увеличивается. По этой причине давление в камере сжатия падает по сравнению с давлением топлива в корпусе насоса. Под действием этого перепада давления впускной клапан (11) открывается, и топливо затекает в камеру сжатия. После начала движения плунжера в прямом направлении давление в камере сжатия возрастает, и впускной клапан закрывается. Как только давление в камере сжатия превысит давление в топливной рампе, открывается выпускной (обратный) клапан (12), и топливо начинает поступать в рампу (13).

 

Давление топлива в магистрали низкого давления регулируется с помощью перепускного клапана (14), который расположен на входе в ТНВД. ТННД подаёт топливо из топливного бака (15) через фильтр тонкой очистки (16) к ТНВД под давлением около 5 атм. Перепускной (редукционный) клапан удерживает давление топлива на входе в ТНВД на уровне 4,3 атм. Топливо, подаваемое ТННД, давит на плунжер перепускного клапана, удерживаемого пружиной. Когда давление превышает 4,3 атм, перепускной клапан открывается, и топливо поступает в обратный топливопровод. Избыток топлива, таким образом, стекает обратно в топливный бак.

Для регулирования давления в рампе используется регулятор давления топлива (17), на котором имеется фильтр тонкой очистки в виде металлической сетки. Избыточное топливо через регулятор давления возвращается в обратный топливопровод. На рампе имеется датчик давления топлива (18), который связан с электронным блоком управления двигателем.

Из проведенного анализа следует, что все пары трения системы Bosch «Common Rail» 4-го поколения смазываются дизельным топливом, содержащим противоизносные присадки. Нарушение режима смазывания топливом (например, при завоздушивании) приводит к контактированию поверхностей трения с образованием продуктов изнашивания в виде металлических частиц и выходу из строя всей топливной системы. Таким образом, необходимым условием долговременной работы пар трения данной топливной системы является недопущение попадания в неё существенных объемов воздуха (завоздушивания), приводящих к катастрофическим видам изнашивания деталей прецизионных пар трения.

 

 

Причины завоздушивания топливных систем «Common Rail» дизельных двигателей

 

Процесс попадания воздуха в топливную систему в большинстве случаев обусловлен следующими причинами:

1. Некачественное техническое обслуживание или ремонт топливной системы, приводящие к её разгерметизации. Разгерметизация вызывает постоянное попадание воздуха в топливную систему. Такое явление может произойти при замене топливного фильтра тонкой очистки, снятии и установке топливных форсунок, топливопроводов высокого давления, подаче дизельного топлива в систему питания двигателя из внешней ёмкости в ходе ремонтных работ.

Усугубляют последствия завоздушивания топливной системы работы по запуску двигателя с помощью стартера и применением средства облегчения запуска — аэрозольной смеси (эфира). При этом топливная система двигателя выходит из строя в течение нескольких часов.

2. Нарушение правил эксплуатации автотранспортного средства, обусловленное применением солярки, не соответствующей температуре окружающего автомобиль воздуха, и низким уровнем топлива в баке транспортного средства.        Наиболее опасна эксплуатация автомобиля с малым количеством летней солярки в баке в условиях низких температур (ниже –15 °С). Проанализируем, что произойдет в исследуемой топливной системе, в которой находится летнее дизельное топливо объемом 8-10 л, при температуре ниже –15 °С.

 

         Обычно температура застывания летнего дизельного топлива составляет от –10 до –15 °С [1; 2]. При более низкой температуре такое дизельное топливо полностью теряет свою подвижность из-за кристаллизации углеводородов, что приводит к прекращению подачи топлива к двигателю. Это вызывает остановку двигателя и невозможность его последующего запуска.

        При уровне топлива в топливном баке около 8-10 л в топливо погружен не весь топливный насос низкого давления, расположенный в топливном баке, а только его приемный фильтр.

         При движении автомобиля с таким объемом топлива при интенсивном ускорении (торможении), на подъемах (спусках) или участках дороги с поперечным уклоном воздух может засасываться насосом в топливную магистраль низкого давления, что недопустимо для топливной системы Вosch «Common Rail» СР4 из-за возможности ее завоздушивания и последующего отказа двигателя.

         После остановки прогретого двигателя дизельное топливо остается в топливной системе при условии её герметичности. При этом температура топлива в топливопроводах низкого давления в рассматриваемых условиях составляет +10…+20 °С [3-5]. Длина топливопровода низкого давления в автомобиле составляет около 5 м. При охлаждении топлива, например до –20 °С, его объем уменьшается [1; 2] и давление в топливопроводе существенно падает. Это приводит к формированию в нем воздушных пробок вследствие попадания воздуха через топливный насос низкого давления, который, как было указано ранее, полностью не погружен в топливо и окружен воздухом, а также выделения из дизельного топлива растворенного в нём воздуха [2].

          Так как температурный коэффициент объемного расширения летнего дизельного топлива равен около 0,001 °С–1 и изменение коэффициента растворимости воздуха в топливе составит 0,01 м33 [2], то при охлаждении солярки на 30 °С (от +10 до –20 °С) в 5-метровом топливопроводе общая длина воздушных пробок составит 0,001·30·5+0,01·5 = 0,2 м.

        Парафиновые пробки в застывшем дизельном топливе, а также образовавшиеся в нем воздушные пробки препятствуют запуску дизельного двигателя, оборудованного топливной системой Вosch «Common Rail» СР4.

         Следует отметить, что парафиновые пробки в застывшем дизельном топливе растворяются при его нагреве выше температуры застывания топлива и работоспособность системы восстанавливается [3-5], однако для удаления воздушных пробок требуются дополнительные работы по развоздушиванию (прокачиванию) топливной системы. В противном случае детали рассматриваемой топливной системы получают критические дефекты, и она полностью выходит из строя.

 

 

Особенности изнашивания и дефекты деталей пар трения топливной системы «Common Rail», обусловленные её завоздушиванием

 

Представленные ниже результаты были получены в ходе автотехнических экспертиз автомобилей марок «Киа» и «Хёндай», оборудованных топливной системой Вosch «Common Rail» СRDi с одноплунжерным топливным насосом высокого давления СР4.1.

Попадание воздуха в исследуемую топливную систему двигателя (завоздушивание) вызывает кавитационное изнашивание металлической сетки (показана стрелками) фильтра регулятора давления топливной рампы (рис. 2, 3).

Такой вид изнашивания наблюдается при наличии пузырьков воздуха в потоке жидкости (в дизельном топливе) [6; 7]. При прохождении такой жидкости через регулятор давления топливной рампы воздушные пузырьки смыкаются («схлопываются») и металлические поверхности подвергаются гидравлическим ударам, которые приводят к образованию на них повреждений в виде характерных углублений и язв (рис. 4). При этом на фильтре регулятора давления топливной рампы обнаруживаются частицы металла (продукты изнашивания деталей ТНВД вследствие попадания воздуха), которые застряли в нем при прохождении загрязненного дизельного топлива (рис. 5). Регулятор давления с указанными дефектами подлежит замене.

 

Завоздушивание топливной системы Вosch «Common Rail» не допускается, поскольку приводит к отказу топливного насоса высокого давления вследствие ускоренного изнашивания его деталей, при этом продукты изнашивания загрязняют всю топливную систему.

После разборки топливного насоса высокого давления в ходе визуального осмотра его деталей были обнаружены повреждения (дефекты) в виде царапин и натиров на плунжере (рис. 6), толкателе плунжера (рис. 7, 8), на кулачке приводного вала ТНВД (рис. 9), в отверстии корпуса ТНВД под толкатель плунжера (рис. 10, 11).

Выявленные дефекты формируются при контактировании друг с другом металлических деталей насоса из-за отсутствия смазочного материала (дизельного топлива) вследствие попадания воздуха в топливную систему, то есть имеет место адгезионное изнашивание деталей ТНВД. ТНВД с такими дефектами необходимо заменить.

Повреждение толкателя плунжера в ходе контактирования с алюминиевым (менее твердым) корпусом ТНВД объясняется образованием на поверхности трения оксида алюминия (Al2О3) в ходе коррозионно-механического изнашивания. Такой оксид существенно тверже стали, из которой изготовлен толкатель [8-10], и он активно образуется при попадании воздуха в топливную систему.

Образовавшиеся продукты изнашивания деталей ТНВД и абразивные частицы оксида алюминия, попавшие вместе с топливом в топливопроводы высокого давления и далее к форсункам, повреждают иглы топливных форсунок. Этот факт подтверждается исследованием цилиндрических поверхностей иглы разукомплектованной электромагнитной форсунки (рис. 12). На рис. 13 видны расположенные перпендикулярно друг к другу следы финишной механической обработки иглы и царапины от попадавших внутрь форсунки продуктов изнашивания деталей ТНВД. Часто наблюдается заклинивание игл форсунок из-за изнашивания деталей ТНВД.

Так как работа неисправных форсунок в системах Вosch «Common Rail» последних поколений блокируется ограничителями (аварийными клапанами) подачи топлива при заклинивании игл в открытом состоянии или при завоздушивании внутреннего пространства форсунок, это также не позволяет запустить двигатель.

Таким образом, адгезионное и коррозионно-механическое изнашивание деталей ТНВД вследствие завоздушивания приводит к абразивному изнашиванию поверхностей трения форсунок и в конечном итоге к отказу дизельного двигателя.

 

Основные выводы и рекомендации

 

На основании проведенных исследований можно утверждать следующее:

1. Нарушение режима смазывания топливом подвижных сопряжений системы Вosch «Common Rail» при завоздушивании приводит к контактированию поверхностей трения с образованием продуктов изнашивания в виде металлических и абразивных частиц и выходу из строя всей топливной системы.

2. При завоздушивании топливной системы происходит кавитационное изнашивание фильтра регулятора давления топливной рампы, адгезионное и коррозионно-механическое изнашивание плунжера, толкателя плунжера и корпуса топливного насоса высокого давления. Поверхности указанных деталей получают дефекты в виде углублений, язв, царапин и натиров.

3. Продукты изнашивания деталей топливного насоса высокого давления вызывают абразивное изнашивание поверхностей трения форсунок и их заклинивание. На поверхностях трения игл форсунок формируются риски и царапины, не совпадающие со следами финишной абразивной обработки.

4. После замены топливного фильтра тонкой очистки и каких-либо ремонтных работ для удаления воздушных пробок необходимо проводить дополнительные работы по развоздушиванию (прокачиванию) системы Вosch «Common Rail» СР4.

5. Не следует допускать применения дизельного топлива, не соответствующего температуре окружающего автомобиль воздуха, и низкого (менее ¼) уровня топлива в баке транспортного средства.

6. Проводить работы по техническому обслуживанию и ремонту топливной системы Вosch «Common Rail» 4-го поколения следует только в сервисных центрах, имеющих соответствующий допуск корпорации «Robert Bosch GmbH» к работе с указанными системами и необходимое технологическое оборудование.

Common rail принцип работы

Система впрыска топлива Common Rail дизельных ДВС

Система впрыска Common Rail является самой современной системой впрыска топлива дизельных двигателей.

Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы, наподобие бензиновых ДВС (Common Rail в переводе означает общая рампа). Система впрыска разработана специалистами фирмы Bosch.

Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля.

Главным преимуществом системы Common Rail является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы 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.

Принцип действия системы впрыска Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу.

Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.

В нужный момент блок управления двигателем 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.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.

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

Электрогидравлическая форсунка

Используется на дизельных двигателях, в том числе на оборудованных системой впрыскивания Common Rail.

В конструкцию электрогидравлической форсунки входит электромагнитный клапан, камера управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы этой форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыскивании, так и при его прекращении.

В начальном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, иголка форсунки прижата к седлу по средствам силы давления топливной жидкости на поршень в камере управления.

Впрыскивание топливной жидкости не происходит.

При этом давление топлива на иголку, ввиду разности площадей контакта, меньше давления на поршень.

По точной команде электронного блока управления запускается работа электромагнитного клапана, открывая сливной дроссель.

Топливная жидкость из камеры управления идёт через дроссель к сливной магистрали.

Впускной дроссель при этом препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и в магистрали впуска. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не претерпевает изменений.

Игла поднимается, происходит впрыск топливной жидкости.

Пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка)

Это самое совершенное устройство, обеспечивающее впрыск топливной жидкости. Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

К преимуществам пьезофорсунки относят: быстроту срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), как следствие этого, возможность многократного впрыскивания топливной жидкости в течение одного цикла работы, точную дозировку впрыскиваемой топливной жидкости.

Всё вышеперечисленное стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой.

Он основан на изменении длины пьезокристалла, которое происходит под действием напряжения.

Конструкция самой пьезоэлектрической форсунки включает следующие элементы : пьезоэлемент, толкатель, клапан переключения и иголку.

Все они помещены в корпус.

В работе форсунки данного вида, так же как и в электрогидравлическом аналоге, используют гидравлический принцип.

В начальном положении иголка сидит на седле в результате высокого давления топливной жидкости.

Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина.

Передается усилие на поршень толкателя, открывается переключающий клапан и топливная жидкость поступает в сливную магистраль.

Давление выше иглы снижается.

Иголка за счет давления в нижней части поднимается, таким образом производится впрыск топливной жидкости.

 

Как работает система Коммон Рейл

Принцип работы Common Rail такой: электронасос подает топливную смесь к ТНВД. Подача совершается под давлением 2,6-7 бар, и давление продолжает нагнетаться. Оно может достичь и 600 бар, если прокручивать двигатель стартером. А запуск мотора приведет к нагнетанию давления до 1500-2000 бар.

В рейке давление все время поддерживается на нужном уровне. Управляет уровнем специальный датчик. Излишки топливной смеси поступают в магистраль возвратного слива. Регулирующее устройство размещают как в корпусе ТНВД, так и в топливной рейке. В рейке может находиться дроссель быстрого сброса топлива, способный предотвратить образование трещин на стенках при возникновении нештатной ситуации.

На некоторых системах стоят температурные датчики для более точной работы. Иногда встречается отдельная форсунка, которая нужна для увеличения дозировки топливной смеси и прожигания отложений в сажевом фильтре. Есть системы, где прожиг сажевых отложений в фильтре осуществляется путем изменения подаваемой в цилиндры дизеля топливной массы или корректировки момента впрыска при помощи ЭБУ.

Устройство

Система Common Rail состоит из следующих компонентов:

  1. Насос для подкачивания топливной смеси. Производит подачу топливной смеси в трубопровод.
  2. Топливный и сетчатый фильтрующие механизмы. В конструкции первого предусмотрен клапан промежуточного нагрева. При пониженной температуре воздуха он препятствует засорению фильтра кристаллизированными частицами. Сетчатый фильтр защищает ТНВД от проникновения инородных частиц.
  3. Датчики температуры и давления. Первый служит для измерения настоящей температуры топливной смеси, а второй — для измерения давления в магистрали.
  4. ТНВД. Обеспечивает давление, при котором работает система впрыска.
  5. Дозировочный топливный и редукционный клапаны. Дозировочный клапан регулирует подачу горючего в топливную рампу, а топливный меняет магистральное давление.
  6. Регулятор давления горючего и форсунки.

Чем отличается от ТНВД

Основное отличие в том, что подача горючего производится от одной топливной рампы ко всем форсункам сразу. Нужно регулировать цикл подачи в зависимости от пропускной способности отдельной форсунки. Это требует настройки ЭБУ после смены форсунок.

Одно из главных преимуществ Commonrail — возможность поддерживать давление независимо от скорости оборотов коленвала. Давление всегда поддерживается на высоком уровне — это дает важность корректировать сгорание при работе мотора с неполной нагрузкой.

При использовании аккумуляторной системы инжекции горючего начало и окончание процесса полностью контролируются ЭБУ. Можно производить точную дозировку топливной смеси либо во время цикла осуществлять подачу горючего порционно — что важно для его полного выгорания. Механизм очень надёжен — при этом он гораздо проще, чем ТНВД, ремонтировать его легче.

Однако конструкция форсунок здесь более замысловатая, и менять их приходится чаще. Если одна из форсунок выйдет из строя, вся система утратит работоспособность. Поэтому Коммон Рейл важно использовать только с качественным горючим.

Типы впрыска

Всего есть 3 типа впрыска:

  1. Предварительный. Производится перед главным для повышения температурного режима в камере сгорания. Позволяет снизить шум при работе силового агрегата. Частота предварительного впрыска зависит от режима работы мотора. Например, на холостых оборотах он осуществляется 2 раза, на повышенных — 1 раз, а при полноценной нагрузке не производится вообще.
  2. Основной. Обеспечивает работу силового агрегата.
  3. Добавочный. Необходим для понижения токсичности выхлопа. Электронной системе приходит сигнал с датчика подачи кислорода, далее производится впрыск еще одной дозы горючего. Дожиг оставшихся вредных веществ происходит в сажевом фильтре.

Поколения Common Rail

Первое поколение увидело свет в 1999 году. Агрегаты выдавали давление 145 МПа. Через пару лет появилось еще одно поколение с давлением в 160 МПа. В 2005 году вышла третья серия устройств подачи топливной смеси. А сегодня есть уже и четвертое поколение с форсунками, работающими под давлением 220 МПа.

Давление важно, поскольку определяет количество топлива, подаваемого в цилиндры. Чем больше давление, тем выше КПД.

Заключение

У Common Rail очень большой потенциал. Горючее становится всё дороже, и экономичность двигателя выходит на первый план. Не так давно компания Bosch выпустила стомиллионный силовой агрегат со впрыском Commonrail для дизелей и легковых машин. Компания планирует дальше модернизировать систему и выпускать новые ее версии, которые будут отвечать возрастающим требованиям автолюбителей.

Toyota Rav4: техника, подкрепленная высокотехнологичными инженерными решениямиmashinapro.ruКак определить и устранить факторы увеличенного потребления топливной смесиmashinapro.ruВпрыск топлива: прямой vs распределенный.mashinapro.ruСкачут обороты двигателя на холостом ходу: что делать?mashinapro.ruЧто такое ДМРВ в машине?mashinapro.ru

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.

Устройство автомобилей

 

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

 

Главная страница
  • Страничка абитуриента
Специальности
  • Ветеринария
  • Механизация сельского хозяйства
  • Коммерция
  • Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •    Карта раздела
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Common Rail — что это такое? Принцип работы

В последние годы все больше автомобилистов предпочитают использовать дизельные автомобили. Ранее такие моторы устанавливались лишь на коммерческую технику. Однако сейчас они активно используются и на легковых авто, особенно в странах Европы. Наверняка каждый из нас слышал о такой системе, как Common Rail. Что это такое и как она устроена, рассмотрим в нашей статье.

Характеристика

«Коммон Райл» — это система впрыска топлива для дизельных ДВС. Ее принцип работы основывается на подаче горючего к форсункам от общего давления рампы.

Система была разработана немецкими специалистами компании «Бош». Common Rail Bosch повсеместно используется на таких автомобилях, как «Вольво», «Мерседес», БМВ и прочих.

В чем особенность?

Главная отличительная черта системы – способность выдавать нужную мощность при минимальном потреблении топлива. Также топливная Common Rail способна снизить уровень токсичности выхлопных газов. Отзывы автомобилистов говорят, что машина с такой системой впрыска работает гораздо тише (нет такого характерного «рокота», как на старых дизелях). «Коммон Рейл» обладает широким диапазоном регулирования давления горючего и моментов начала впрыска.

Устройство

По своей конструкции система Common Rail представляет собой контур высокого давления. При работе двигателя осуществляется непосредственный впрыск топлива (то есть горючее поступает сразу в камеру цилиндров). Есть несколько элементов, которые связаны с работой системы Common Rail. Что это за составляющие? В первую очередь это топливный насос высокого давления. Также в работе используется клапан дозирования и регулятор давления.

Кроме этого, в конструкции есть топливная рампа и форсунки. Common Rail – достаточно сложная система, и чтобы понять ее принцип работы, рассмотрим особенности каждой составляющей.

Насос

Итак, ТНВД. Данный механизм служит для создания высокого давления жидкости. Уровень зависит от загруженности двигателя и оборотов коленчатого вала. Как известно, на дизелях обороты регулируются не открытием дроссельной заслонки, а именно порцией подаваемого топлива. За это и отвечает ТНВД. Устройство довольно сложное, поэтому данный элемент – самая дорогая составляющая в дизельном автомобиле (кончено, за исключением основных агрегатов, таких как ДВС и КПП).

Регулятор и клапан Common Rail

Что это за элемент? Клапан служит для регулировки количества топлива, которое подается к насосу.

Конструктивно элемент объединен с ТНВД. Существует также регулятор давления топлива. Он устанавливается в топливной рампе и управляет работой двигателя в зависимости от его нагрузки.

Рампа

Данный узел выполняет сразу несколько функций. Это накопление горючего под высоким давлением, смягчение колебаний давления и распределение топлива по форсункам. Является частью системы впуска.

Форсунки

Стоит отметить, что таковые устанавливаются как на бензиновые (инжектор), так и на дизельные двигатели. Однако их главное отличие – это давление, которое они создают. В нашем случае форсунка «Коммон Рейл» еще и управляет количеством топлива, что подается непосредственно в цилиндр. Элемент связан непосредственно с рампой. На данный момент используется два вида форсунок:

  • Пьезофорсунки («Бош»).
  • Электрогидравлические (основной производитель – «Дэлфи»).

В последнем случае подача топлива производится за счет работы электромагнитного клапана.

В пьезофорсунках за это отвечают специальные кристаллы. Скорость работы таких элементов на порядок выше, поэтому они более распространены. Однако ремонт Common Rail (форсунок) произвести своими руками невозможно из-за сложности конструкции и точных настроек. Поэтому все работы по обслуживанию системы осуществляются только на специализированных СТО. Это и есть главный недостаток таких автомобилей.

Как работает?

Работа системой впрыска контролируется системой управления дизелем. В последнюю входят исполнительные механизмы, датчики и ЭБУ. Учитываются все параметры – положение педали газа, температура охлаждающей жидкости, количество подаваемого воздуха и даже состав выхлопных газов (лямбда-зонд). Что касается исполнительных механизмов, ими и являются вышеперечисленные форсунки, рампа, ТНВД, регулятор и клапаны.

Итак, как действует данная система? На основании сигналов, что воспринимают контролирующие датчики, системой формируется нужное количество топлива. Оно подается через дозирующий клапан. Горючее попадет в насос, а затем под давлением идет на рампу. Нужное давление в ней удерживается специальным регулятором. В определенный момент от ЭБУ поступает сигнал на форсунки, и те осуществляют открытие каналов на определённый промежуток времени. В зависимости от режима работы двигателя, количество топлива и давление может автоматически меняться системой на основании данных из кислородного датчика. Однако разбег должен быть небольшим. Существенные отклонения говорят о неисправностях с системой «Коммон Рейл».

 

Электромагнитные форсунки работают по несколько иному принципу. Они также открываются давлением топлива, но и запираются им-же. Это вызвано тем, что давление топлива, подающееся на электромагнитную форсунку постоянно. Топливо в закрытом положении давит на хвостовик плунжерной пары, уравновешивая открывающее усилие с другой стороны. При подаче напряжения на катушку электромагнита открывается перепускной канал, который сбрасывает давление на хвостовик плунжера, и игла открывается, при закрытии канала давление вырастает и закрывает иглу.

 

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.

Подача топлива

Уже упоминалось, что система впрыска Common Rail использует многократную подачу дизтоплива в цилиндр за один рабочий цикл мотора. Всего применяется три вида впрыска – предварительный, основной и дополнительный.

Предварительный впрыск «подготавливает» среду. Небольшое количество топлива, впрыснутое чуть раньше, приводит к возрастанию давления и температуры в камере сгорания. В дальнейшем это обеспечивает легкое и плавное воспламенение основной части горючей смеси. Благодаря этому впрыску шумность работы дизельной силовой установки снижается.

При основном впрыске в камеру сгорания подается рабочая порция дизтоплива, которая и обеспечивает работу силовой установки.

Дополнительный впрыск происходит уже на цикле рабочего хода, после того, как смесь сгорела. В задачу этого впрыска входит увеличение температуры отработанных газов, обеспечивая сгорание частиц сажи в сажевом фильтре. Тем самым повышается экологичность выхлопа.

График впрыска топлива

Интересно, что ЭБУ может регулировать многократный впрыск, подстраивая подачу под определенные условия работы силовой установки. К примеру, на холостом ходу предварительных впрысков топлива может быть два, чтобы обеспечить более лучшие условия для сгорания основной порции дизтоплива. При средней же нагрузке предварительно топливо подается только раз, а при максимальной подготовка уже не требуется.

Как видно, водитель на процесс работы системы Common Rail практически не влияет. Даже нажимая на педаль акселератора, он просто подает сигнал на ЭБУ, который затем обработается и учтется при формировании импульса на открытие форсунок. Вся работа системы питания полностью контролируется и регулируется электронной частью.

Принцип действия 

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.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Система впрыска Common Rail

Одной из самых современных систем впрыска на дизельных автомобилях является Common Rail. Принцип ее действия заключается в том, что топливо под высоким давлением подается к форсункам от общего аккумулятора, в котором топливо находится под высоким давлением. В переводе Common Rail означает «общая рампа». Данная система разрабатывалась специалистами известной во всем мире компании Bosh.

Реализация данной системы позволила добиться существенного снижения расхода топлива, токсичности выпускных газов, а также уровня шума при работе двигателя. Топливная система дизельного двигателя позволяет осуществлять контроль давления в топливной системе еще до того момента, когда оно впрыскивается в цилиндры. Это возможно благодаря разделению систем впрыска и создания давления.

Система впрыска включает в себя топливный контур с высоким давлением. В системе Common Rail реализован непосредственный впрыск в цилиндры ДВС. В состав Common Rail входят следующие элементы: насос высокого давления, дозировочный клапан, регулятор давления, форсунки и собственно саму топливную рампу, которая объединяет все элементы в одну систему.

Common Rail: схема системы

  • ТНДВ – топливный насос высокого давления увеличивает давление топлива в системе. В их конструкции предусмотрены плунжеры.
  • Дозировочный клапан позволяет нормировать количество подаваемого к топливному насосу топлива. Он объединяется с ТНВД в одну систему.
  • Регулятор давления контролирует давление топлива, ориентируясь на текущей нагрузке на двигатель.
  • Рампа выполняет сразу несколько задач: накапливает топливо под высоким давлением, смягчает скачки давления, образуемые в результате пульсаций от ТНДВ. Также она равномерно распределяет горючее между форсунками.
  • Одним из главных элементов в системе является форсунка. Она обеспечивает равномерное поступление топлива в камеру сгорания ДВС. Форсунка соединяется с рампой при помощи топливоприводов, выдерживающих высокое давление в системе. Применяются пьезофорсунки или электрогидравлические форсунки.

Принцип ее действия основан на работе установленного в них электромагнитного клапана. Важным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, которые существенно увеличивают скорость ее работы.

Управление всей системой Common Rail осуществляется специальным блоком управления, в состав которого входят датчики и исполнительные механизмы.

В системе предусмотрены следующие датчики: датчик оборотов ДВС, положение педали газа, расходомера воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха в системе, а также лямбда-зонд.

В роли исполнительного механизма в системе предусмотрены форсунки, клапан дозирования горючего и регулятор, отвечающий за давление горючего.

Как работает система Common Rail

Исходя из получаемых от датчиков сигналов, блок управления двигателем рассчитывает нужное количество горючего, которое подается ТНДВ через клапан дозирования. Насос нагнетает необходимое давление, которое определяется регулятором давления.

В необходимый момент время блок управления подает сигнал к форсункам и происходит их открытие. Время открытия подбирается индивидуально и зависит от режима работы ДВС, степени нагрузки и скорости.

Для увеличения эффективности работы, система имеет возможность осуществлять многократный впрыск за один цикл. Существуют три разновидности впрыска: предварительный, основной и дополнительный.


Суть предварительного впрыска заключается в том, что он производится непосредственно перед основным и предназначен для увеличения давления и температуры в цилиндре. Это улучшает самовоспламенение топлива из основного впрыска. Также снижается уровень токсичности выхлопных газов, двигатель работает тише.

Для каждого режима работы двигателя используется соответствующая схема впрыска:

  • На холостом ходу система делает два предварительных впрыска;
  • При увеличении нагрузки на ДВС производится один предварительный;
  • При максимальной нагрузке на ДВС дополнительных впрысков нет.

В целом, за работу двигателя отвечает основной впрыск.

Стоит отметить, что дополнительное впрыскивание топлива позволяет увеличить температуру выхлопных газов, в результате чего сажевые частицы лучше прогорают в фильтре.

Эволюция развития системы Common Rail шла по пути максимального увеличения давления в системе впрыска:

  • Первое поколение используется, начиная с 1999 года и давление в системе составляет 140 МПа;
  • 2 поколение используется с 2001 года с давлением 160 МПа;
  • 3 поколение используется с 2005 года и давление в системе составляет 180 МПа;
  • 4 поколение применяется с 2009 года и давление составляет 220 МПа.

Увеличение давления позволяет впрыснуть максимальное количество горючего в цилиндр, увеличивая тем самым мощность двигателя.


Насосные инжекторы или Common Rail?

Этот вопрос был настоящей дилеммой для водителей в течение нескольких лет, а также причиной многих споров. Обе технологии имеют своих преданных сторонников и противников. Оба также имеют свои преимущества, но они также не лишены недостатков.

Гарантируя прямой впрыск топлива, они приводят дизельные агрегаты в соответствие с культурой работы бензиновых двигателей и создают меньше проблем для водителей. Стоит подчеркнуть, что двигатели с прямым впрыском топлива появились в начале 1980-х годов. Изначально дизайнеры обратились к классическому впрыскивающему насосу, который успешно использовался в течение следующего десятилетия. Слишком слабый контроль впрыска топлива означал, что компании решили пойти еще дальше и использовать технологию Common Rail, которая произвела революцию на автомобильном рынке, выбив инжекторные насосы.

Два типа прямого впрыска


Насосные форсунки, как следует из названия, — это форсунки, оснащенные собственным топливным насосом, приводимым через распределительный вал. Этот последовательный и компактный механизм без проводов, соединяющих оба элемента, вызывает создание высокого давления и впрыска топлива в головке двигателя. Это также позволяет избежать пульсации проводов. Это явление значительно затрудняет регулирование соответствующей дозы топлива, которая поступает в цилиндры. Важно отметить, что система снижает риск утечки дизельного топлива. Ключевой вопрос заключается в том, что впрыск насоса создает очень высокое колебание давления в диапазоне от 2000 до 2500 бар. Это вызывает чрезвычайно быстрое смешивание топлива с воздухом. Образующийся туман, состоящий из микроскопических частиц дизельного топлива, очень быстро сгорает, что, в свою очередь, влияет на производительность двигателя. Тем не менее, в системе Common Rail есть три основных элемента. Дизельное топливо подается по трубопроводу в аккумулятор давления. Из лотка он уходит в цилиндры. Это решение означает, что топливо закачивается в каждый цилиндр с одинаковым давлением. Электрический импульс означает, что каждый из инжекторов может в любое время забрать топливо из бака, а затем передать его в камеры сгорания. Стоит отметить, что современные системы позволяют достичь очень высокого давления впрыска, сравнимого с давлением, создаваемым инжекторами насоса. Благодаря этому можно создавать инжекторы с небольшими отверстиями, которые точно подают топливо. Из лотка он уходит в цилиндры. Это решение означает, что топливо закачивается в каждый цилиндр с одинаковым давлением. Электрический импульс означает, что каждый из инжекторов может забрать топливо из бака в любое время и затем передать его в камеры сгорания.

Динамика и экономное сгорание

Неоспоримым преимуществом насосных форсунок является тот факт, что в основном с самого начала они позволяли создавать очень высокое давление, позволяющее получать однородную топливовоздушную смесь, которая быстро горит. Благодаря этому двигатель работает с большей мощностью. Выбросы также уменьшаются. В отличие от системы Common Rail впрыск насоса не так чувствителен к низкому маслу и мелким примесям, которые оно производит. В этом случае форсунки не должны создаваться с точностью до сотых долей миллиметра. В свою очередь, уменьшенное количество фаз впрыска способствует экономии топлива. В случае впрыска насоса также нет утечек из инжекторов. Благодаря высоким значениям давления, при которых впрыскивается топливо, двигатель, оснащенный форсунками, легче запускается, что имеет большое значение, особенно зимой. Все это означает, что дизельный агрегат с форсунками отличается высокой эффективностью при сохранении экономного расхода топлива. Также возможно получить высокие единицы мощности. Проблема заключается в высокой токсичности выхлопных газов, а это означает, что двигатели с впрыском насоса не соответствуют строгим стандартам Европейского Союза и дисквалифицированы на дорогах во многих странах Старого континента.

Тихий и экологически чистый


Система Common Rail позволяет впрыскивать топливо на несколько этапов, поскольку его работа не зависит от распределительного вала в любой точке. Созданные таким образом впрыскивания насоса значительно улучшают рабочую культуру двигателя. Они обеспечивают намного более точную очистку выхлопных газов, благодаря чему автомобили соответствуют экологическим нормам, действующим в Европейском Союзе. Это решение генерирует намного меньше шума, потому что давление в цилиндрах увеличивается постепенно, а не быстро, как в случае систем, оборудованных насосными инжекторами. Система не требует наличия дополнительных кулачков на распределительном валу. Стоит отметить, что сила, создаваемая при управлении впрыскивающим насосом, превышает силу, необходимую для открытия и закрытия клапанов. В результате кулачки часто перегружаются и происходит повреждение. Второй тип впрыска упрощает конструкцию двигателя. В результате двигатель достигает гораздо меньшего веса и занимает меньше места под капотом, благодаря чему можно оптимально профилировать его для защиты пешеходов в случае столкновения. Это приводит к большему количеству звезд, достигнутых транспортным средством в тестах Euro NCAP.

Что выбрать


Принимая решение о покупке автомобиля в салоне, у будущего владельца не возникнет дилемма, какой тип впрыска выбрать. В новых автомобилях в настоящее время устанавливается только система впрыска Common Rail. Вопрос о типе впрыска должен задать каждый водитель, который намерен купить подержанный автомобиль. Более того, специалисты утверждают, что однозначного ответа в этом случае нет. Инжекторы блока обеспечивают отличную производительность двигателя. Важно отметить, что они практически безотказны, и в случае неисправности затраты на ремонт не так серьезны, как в системе второго типа. Тем не менее, стоит учесть, что старое решение может создать шум под капотом. Это также не экологическое решение, которое может привести к тому, что многие европейские дороги будут рядом с водителем. Вторая система намного более экологична. В то же время это гарантирует хорошую рабочую культуру силового агрегата и, безусловно, тише. Однако он намного более чувствителен к некачественному топливу и менее экономичен. Поэтому решение о выборе конкретной инъекции должно зависеть от стиля вождения и предпочтений будущего владельца, который, проанализировав аргументы в пользу обоих решений, сможет сделать правильный выбор.

Система Common Rail (система CR) для дизельных двигателей легковых автомобилей с непосредственным впрыском топлива; Опыт применения для проектов серийного производства

Образец цитирования: Флэг У., Полах В. и Циглер Г., «Система Common Rail (система CR) для дизельных двигателей легковых автомобилей с прямым зажиганием; опыт применения в проектах серийного производства», Технический документ SAE 1999- 01-0191, 1999 г., https://doi.org/10.4271/1999-01-0191.
Скачать ссылку

Автор(ы): Ульрих Флэйг, Вильгельм Полах, Герхард Циглер

Филиал: Robert Bosch GmbH, Штутгарт

Страниц: 12

Событие: Международный конгресс и выставка

ISSN: 0148-7191

Электронный ISSN: 2688-3627

Также в: Технология впрыска и распыления дизельного топлива-SP-1415

Valley Fuel Injection & Turbo, Inc.

Система Common Rail: Модель

 

Первичный насос (1) подает топливо в резервуар высокого давления, топливную рампу (2), где топливо хранится в оптимальное давление для мгновенных условий работы двигателя при подготовке к последующему впрыску.

Каждый цилиндр двигателя оснащен форсункой (4) со встроенным электромагнитным клапаном. Этот электромагнитный клапан открывается и закрывается, чтобы определить начальную точку и массу впрыска. процесс.

Требование водителя определяется педалью акселератора. ЭБУ (3) регистрирует требования водителя и текущие условия эксплуатации автомобиля в качестве основы для расчета требуемого давления топлива, продолжительность впрыска (= масса топлива) и время впрыска в соответствии с параметрами, заданными в карте программы


 

 

Система Common Rail: Типы

 

Кроме того, технология Common Rail отличается от обычных систем тем, что обеспечивает несколько впрысков за один рабочий цикл. цикл.Этот цикл делится на предварительный впрыск (предварительный впрыск) для тихой работы двигателя, основной впрыск для идеального раскрытия мощности и вторичный впрыск для снижения выбросов. Топливо достигает инжектор по коротким напорным линиям, а затем через форсунки в камеру сгорания.

Чем выше давление впрыска, тем лучше система впрыска испаряет топливо, что обеспечивает еще более эффективное сгорание. В 2005 году Bosch представила уже третью систему Common Rail. поколения с давлением впрыска 1800 бар для легких коммерческих автомобилей.В 2007 г. появится версия этой системы для средних и тяжелых коммерческих автомобилей. Поколение Bosch для коммерческих автомобилей было запущено в серийное производство в 1999 году с давлением впрыска 1400 бар. Второе поколение с давлением 1600 бар последовало в 2001 году.

На фоне ужесточающихся во всем мире норм содержания вредных веществ в отработавших газах компания Bosch продолжает совершенствовать свои системы впрыска. На базе инжектора на 1800 бар компания продолжает развивать свои системы для давления 2000 бар и 2200 бар.

 

 

 

Система Common Rail: Форсунки

 

Форсунки устанавливаются в головку блока цилиндров двигателя и выполняют те же функции, что и форсунки и держатели форсунок на предыдущие системы впрыска. Основные компоненты форсунки:
Форсунка с отверстием, гидравлическая сервосистема, электромагнитный клапан

Функции форсунки

Усилия, необходимые для открытия и закрытия иглы форсунки, не могут создаваться электромагнитным клапаном самостоятельно.Таким образом, игла форсунки косвенно срабатывает за счет гидравлического усиления силы. система.

При закрытом электромагнитном клапане весь объем камеры и рампа находятся под одинаковым давлением. Игла форсунки прижимается к своему гнезду пружиной.

При открытии электромагнитного клапана топливо поступает из полости управления клапаном в возврат топлива. Дроссель подачи препятствует полному выравниванию давления, и давление в полости падает. То избыточное давление в объеме камеры преодолевает усилие пружины и поднимает иглу, чтобы можно было начать инъекцию.

Электромагнитный клапан больше не находится под напряжением и закрывает отверстие для возврата топлива. Усилие, прикладываемое к управляющему плунжеру, увеличивается вместе с увеличением давления в полости управления клапаном. Игла закрывается, и инъекция прекращается.

Информация о системе Common Rail была предоставлена ​​Bosch:

 

Common Rail высокого давления — обзор

Часть вторая: законодательство по охране труда и технике безопасности, управление и оценка рисков

Строгий порядок приоритетности всех систем безопасности испытательного стенда должен быть следующим:

Первый приоритет: защита персонала

Второй приоритет: защита объекта

Третий приоритет: защита тестируемого устройства

Официальная ответственность за ОТ и ТБ в крупной организации возлагается на менеджера, обученного обеспечивать соответствие политики компании и требований законодательства соблюдаются всеми работниками, посетителями и контролирующей организацией.

Важной особенностью автомобильного испытательного стенда является то, что при некоторых обстоятельствах можно ожидать потенциально опасного отказа проверяемого оборудования и неконтролируемого выброса энергии. Поэтому, как подробно обсуждалось в главе 3 «Проектирование и строительство испытательного центра», концепция «сдерживания опасностей» должна быть встроена не только в структуру объекта, но и в его рабочие процедуры.

Существует очень мало правил техники безопасности и гигиены труда, которые были разработаны исключительно для испытаний силовых агрегатов; во всем мире они подпадают под действие общих законов, касающихся безопасности труда и защиты окружающей среды.Тем не менее, применение этих общих отраслевых правил иногда имеет непредвиденные последствия и вызывает эксплуатационные сложности, как в случае с европейскими правилами ATEX (см. Главу 4: Требования к электрическому проектированию испытательных установок), Новой директивой по машинному оборудованию (EN ISO 13849-1) и EN 62061 [1,3]. Требования правил EN ISO 13849-1, относящиеся к автомобильной трансмиссии, были учтены испытательными организациями, и появился набор общеприменимых передовых практик.Главной трудностью было требование рассматривать структуру ячейки как «защиту машины» и, следовательно, требовать наличия двухпроцессорной «безопасной» системы на основе ПЛК для предотвращения доступа к ячейке, за исключением особых случаев.

При количественной оценке уровня полноты безопасности (SIL), требуемой в соответствии с EN 62061, типичные испытательные стенды для силовых агрегатов получили уровень SIL 2, и переговоры с аккредитованными национальными организациями, такими как TÜV, похоже, привели к взаимоприемлемому уровню интеграции и практики. .Чтобы испытания компонентов трансмиссии можно было проводить, не делая их непрактичными или непомерно дорогими, а также чтобы сохранить хорошие показатели безопасности, промышленные процедуры, как правило, основывались на устоявшихся и общепонятных передовых методах. Однако там, где прецедента не существует, например, при использовании новых технологий в гибридных и электрических силовых агрегатах и ​​транспортных средствах с большими батареями и эмуляцией батарей, требуется повышенная бдительность и конкретный анализ рисков.

Авторы рекомендуют участвовать в отраслевых форумах и на веб-сайтах национальных торговых ассоциаций машиностроителей, многие из которых, как правило, дают актуальные рекомендации по подробному соблюдению этих правил.

Принимая во внимание общие опасности на объектах с двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями и силовыми агрегатами

Подавляющее большинство «несчастных случаев» на автомобильных испытательных стендах не приводят к травмам человека из-за соблюдения правила, касающегося испытательной камеры, образуют блок сдерживания опасности и защиты от людей.Сообщаемые травмы в основном связаны с травмами, вызванными плохим уходом за домом, такими как поскальзывание на скользких поверхностях, спотыкание о кабели или трубы, падения из-за отсутствия напольных плит и случайный контакт с горячими поверхностями.

Развивающиеся технологии и новые конфигурации в BEV и HEV увеличили количество и типы испытаний, которые в настоящее время требуются на автомобильном испытательном стенде, с соответствующим увеличением новых опасностей, это требует, чтобы руководство «традиционного» испытательного центра ДВС пересмотрело свой анализ рисков. и рабочие практики.Для новых участников автомобильных испытаний жизненно важно изучить и адаптировать существующие отраслевые передовые методы и создать на их основе свои собственные методы обеспечения безопасности.

Как это ни парадоксально, в испытательной камере двигателя электромобиля или электрической оси установленное проверяемое оборудование, подключенное к аккумуляторной батарее и работающее на холостом ходу, может показаться сравнительно «безопасным» и безвредным по сравнению с более горячим и шумным ДВС; это видимость, которая полностью вводит в заблуждение. Аккумуляторная батарея, в частности, в настоящее время считается представляющей значительную опасность в испытательной камере, и на большинстве площадок по всему миру они были либо перемещены из камеры в свою собственную защитную оболочку, либо, что чаще, полностью заменены с помощью эмулятора. .

За последние 20 лет произошли два наиболее частых случая серьезной неисправности:

1.

отказы вала — обычно вызваны несоответствующей конструкцией системы и/или плохой сборкой и

2.

пожар, возникший в UUT — за последние 10 лет, чаще всего вызванный утечкой топлива из систем двигателя высокого давления (common rail), вероятно, в результате плохой сборки или модификации системы.

Из этого следует, что высокий стандарт тестовой сборки и процедур проверки вместе с конструкцией и локализацией шахт, а также обучение персонала правильным действиям в случае пожара имеют первостепенное значение.

Взрывной выброс в ячейку частей вращающихся машин, за исключением тех, которые происходят в результате поломки вала, встречается реже, чем можно предположить; но ДВС иногда сбрасывают шатуны, а вспомогательные агрегаты вибрируют и сбрасывают приводные ремни.В этих случаях обломки и последующий разлив масла должны удерживаться конструкцией ячейки и дренажной системой, а люди должны, благодаря надежным блокировкам, правильному рабочему процессу и здравому смыслу, находиться вне ячейки, когда работа со скоростью выше холостого хода недопустима. происходит.

Случаи поражения электрическим током в хорошо обслуживаемых испытательных центрах были редки, но с развитием гибридных и электрических транспортных средств должна возрастать опасность поражения электрическим током и электрических ожогов.

Важность маркировки шкафов

Распространение и очень широкий диапазон номинальных мощностей источников электроэнергии и систем распределения приводят к возможной путанице как в современных испытательных камерах, так и в связанных с ними технических помещениях. По мнению авторов, правильная маркировка вместе с указанием «активного» состояния многих «анонимных» электрощитов, установленных на испытательных стендах, нуждается в улучшении для обеспечения безопасной рабочей среды.Следует учитывать не только нормальное, активное или бездействующее состояние объекта, но и состояние ненормальных условий, когда аварийный или обслуживающий персонал, не знакомый с деталями помещения, быстро вызывается для устранения таких ситуаций, как затопление или необнаруженный источник дыма. или во время частичного или общего сбоя питания.

Анализ риска

Риск может быть определен как опасность или возможность , травмы, технического сбоя, финансового убытка или любой комбинации этих трех факторов.

В то время как менеджеры по ОТ и ТБ сосредоточатся на первом из них, в соответствии с приоритетом, установленным в начале этой главы, старшие менеджеры должны учитывать все три в начале каждого нового предприятия или задачи по тестированию.

Законодательно утвержденный способ управления рисками заключается в установлении процесса, в соответствии с которым до начала ответственное лицо должно провести и зафиксировать оценку риска. Требования Директивы по машинному оборудованию EN ISO 13849-1, которая заменяет EN 954-1, в отношении оценки и оценки уровня риска показаны на рис.2.4.

Рисунок 2.4. Формальная классификация уровней риска или уровней производительности, как определено в ISO 13849-1:2006.

Оценка рисков — это не просто «разовое» бумажное мероприятие, которое требуется в связи с изменением рабочих обстоятельств; это непрерывная задача, особенно в сложных проектах, где некоторые риски могут меняться каждую минуту, прежде чем исчезнуть после завершения задачи.

Персонал, участвующий в проведении оценки риска, должен понимать, что цель учений заключается не столько в описании и оценке риска, сколько в распознавании и внедрении реалистичных действий и процедур, которые устраняют или уменьшают потенциальное воздействие опасности. .

При оценке рисков следует учитывать как риски травм (острые), такие как падение с лестницы, так и риски для здоровья (хронические), такие как воздействие канцерогенных материалов, а также риски для окружающей среды, такие как в виде утечек жидкости, возникших в результате происшествий, не представляющих опасности для здоровья человека.

В жизненном цикле испытательных установок происходят важные события, когда следует применять процессы ОТ и ТБ и оценку рисков:

этапы планирования и подготовки к запуску новой или модифицированной испытательной установки, как специфичные для проекта, так и действующие;

при изменении любого законодательства, прямо или косвенно касающегося объекта;

периоды обслуживания, ремонта и калибровки внутренним или внештатным персоналом;

значительно отличающиеся испытательные объекты или программы испытаний, например требующие беспилотного запуска или нового топлива; и

добавление новых приборов.

Примечание относительно безопасности субподрядчика: Предоставление субподрядчиком оценки риска не снимает с Заказчика или Руководства объекта, под чьим руководством они работают, ответственности за вопросы охраны труда и техники безопасности, прямо или косвенно связанные с выполняемой работой. выполнено субподрядчиком. Качество оценки и соблюдение описанных в ней процессов необходимо проверять и контролировать. Известно, что небольшие подрядные компании используют индивидуальные шаблоны оценок рисков, предоставленные их торговыми ассоциациями, и мало знают об их подробном содержании или обязанностях, которые они налагают.

Официальное введение в должность новых сотрудников, присоединяющихся к рабочей силе испытательного центра, и регулярный пересмотр уровней обучения, необходимых для его развития, являются важными частями комплексной политики СМК, ОТ и ТБ и охраны окружающей среды.

Особый случай управления и надзора за университетскими испытательными установками

Структуры управления и эксплуатации испытательных лабораторий силовых агрегатов в университетах часто отличаются от структур промышленных предприятий, равно как и уровни соответствующей подготовки и опыта группы пользователей установки.Судя по случайному наблюдению, ведение домашнего хозяйства кажется особой проблемой в академических автомобильных испытательных камерах и вокруг них, где, часто из-за нехватки места для хранения, нередко можно найти рабочие места, загроможденные хранящимся оборудованием. Такой беспорядок создает препятствия для доступа или побега человека и увеличивает пожарную нагрузку объекта.

Ведение домашнего хозяйства является вопросом первоочередной безопасности, в то время как физическая охрана, которой руководство часто уделяет больше внимания, может иметь второстепенное значение.

Чтобы иметь право на доступ к испытательному центру, каждый учащийся и сотрудник должен пройти соответствующий формальный и записанный инструктаж по технике безопасности на объекте.

Строгое соблюдение и использование старшим менеджером уже упомянутого журнала использования тестовой ячейки поможет преодолеть неотъемлемую опасность иногда извилистых путей коммуникации в академических организациях и частой смены студенческого состава; это настоятельно рекомендуется.

Авторы заметили, что как в университетских, так и в государственных организациях слишком часто возникает организационный разрыв между группами пользователей лабораторий и их внутренней группой по обслуживанию объектов (Департамент по недвижимости).Такие ситуации, а также затраты времени, усилий и средств, которые они вызывают, время от времени становились источником разочарования и удивления для многих подрядчиков, участвующих в проектах по строительству и модификации объектов. Было замечено, что, если нет тесного сотрудничества с коммерческим партнером, внимание к процедурам калибровки приборов в некоторых испытательных лабораториях колледжей недостаточно, поэтому студенты плохо готовятся к суровым условиям промышленных испытаний.

Примечания, касающиеся определения причины и следствия

Инженеры-испытатели проводят большую часть своей трудовой жизни, определяя разницу между причиной и следствием.Как при выделении значения конструктивных изменений, наблюдаемых по результатам испытаний, так и при попытке найти причину неисправности системы; персонал, проводящий испытания и ввод в эксплуатацию, должен развивать как диагностические навыки, так и привычку к разумному скептицизму. Все инструменты склонны лгать, но даже когда данные «правдивы», причину эффекта, наблюдаемого в сложных системах, таких как те, которые обсуждаются в этой книге, может быть трудно определить, и даже это может противоречить интуиции. Поскольку в программном коде и логике проектирования заложено так много причин и следствий, как в испытательном оборудовании, так и в проверяемом оборудовании, поиск неисправностей часто должен быть междисциплинарной задачей и является одной из веских причин для обучения инженеров мехатронике.Повторяющиеся неисправности или инциденты могут быть проанализированы относительно легко, но ложные неисправности являются кошмаром и часто возникают на автомобильном рынке послепродажного обслуживания, где распространенными средствами устранения неисправности без обнаружения ее причины является замена модуля или соединительного шлейфа.

Латинский «тег», который должен быть в записной книжке каждого инженера-испытателя, — «post hoc, ergo propter hoc», что означает «после этого, следовательно, из-за этого». Это, вероятно, использовалось в обучении логике в течение тысячелетий, и это очень заманчивая логическая ошибка, широко практикуемая сегодня.Это пример корреляции , а не причинно-следственной связи , в которой событие, следующее за другим, рассматривается как необходимое следствие предыдущего события. Конечно, дедукция причинности может быть очевидной и правильной, но мы всегда должны сохранять эту позицию разумно применяемого скептицизма.

Автор этого раздела за годы работы по поиску неисправностей двигателей и испытательных стендов счел полезным вспомнить медицинский афоризм «Когда слышишь стук копыт, думай о лошадях, а не о зебрах», означающий, что при поиске Причина ошибок, грубые ошибки должны быть рассмотрены прежде, чем большие тонкости.

Системы Common Fuel Rail в дизельных двигателях — Узнайте, как CRDI работает в судовых двигателях.

Введение

Система впрыска топлива Common Rail использовалась в судовых дизельных двигателях в начале и середине 19 века. Эти системы хорошо известны в двигателях определенного типа, известных как двигатели «Доксфорд» или двигатели с оппозитными поршнями. Эти двигатели трудно найти в наши дни, поскольку они были заменены более эффективными двигателями.

Система впрыска топлива Common Rail является простой и эффективной системой.Недавней тенденцией в автомобильной промышленности является использование систем прямого впрыска топлива Common Rail в некоторых современных автомобилях. В некоторых двигателях автомобильного сектора эта система впрыска Common Rail используется не только в дизельных двигателях, но и в бензиновых двигателях. Давайте обсудим работу судового дизеля с системой впрыска топлива Common Rail.

Компоненты и работа системы впрыска Common Rail

Система Common Rail имеет один или несколько общих многоплунжерных топливных насосов высокого давления.Топливо выпускается в коллектор, предпочтительно называемый «рейкой», в котором поддерживается очень высокое давление. Из этой общей топливной рампы топливо подается на все топливные форсунки в различных блоках цилиндров. Между рампой и форсункой или форсунками для конкретного цилиндра находится «распределительный клапан», который определяет время и степень подачи топлива. Сливные клапаны подсоединены к коллектору или рампе для сброса избыточного давления, а аккумулирующие баллоны включены для гашения импульсов давления насоса.Форсунки в системе Common Rail часто называют топливными клапанами.

Распределительный клапан в системе Common Rail управляется кулачком и рычагом, как показано на рисунке ниже. Когда распределительный клапан поднимается кулачком, рычаг также поднимается, таким образом гарантируя, что клапан в блоке газораспределительного механизма позволяет топливному маслу под высоким давлением достигать топливных форсунок. Кроме того, рычаг управления распределительным клапаном закреплен на скользящем стержне. Этот скользящий шток, в свою очередь, фиксируется рычагом маневрирования, который, в свою очередь, регулирует количество (количество) топлива, впрыскиваемого в каждый блок цилиндров, в соответствии с требованиями нагрузки на двигатель.

Схема системы и работа

Как упоминалось ранее, система имеет два или более общих топливных насоса, которые приводятся в действие самим главным двигателем. Они подают жидкое топливо под высоким давлением в одну общую магистраль, которая называется системой впрыска топлива «common rail». Это масло под высоким давлением в общей топливной рампе имеет тенденцию испытывать скачки давления (удары), когда нагрузка двигателя изменяется внезапно или непрерывно в течение определенного периода времени. Для демпфирования этих скачков давления на магистрали высокого давления (common rail) предусмотрен аккумулирующий баллон.На схеме ниже он специально отмечен темно-синим цветом.

Кроме того, объемная емкость общей топливной рампы высокого давления достаточна для резких изменений нагрузки. По сравнению с двигателями с отдельными насосами, эти двигатели с общей топливной рампой не требуют большой концентрации на приводном валу. Поскольку топливные насосы подают горючее под высоким давлением, оно накапливается при давлении в аккумуляторе от 400 до 550 атмосфер. Это давление в достаточной степени поддерживается с помощью «перепускного клапана», работающего на сжатом воздухе.” Если давление в общей топливной рампе резко возрастет, перепускной клапан откроется и спустит мазут в сервисный бак или в бак для слива мазута в соответствии с конструкцией. Затем распределительный клапан управляет моментом начала/остановки впрыска топлива.

Для первоначального пуска системы предусмотрен топливный подкачивающий насос, способный создавать давление около 140 атмосфер. Этот подкачивающий насос обычно имеет пневматический привод.

Клапан синхронизации: работа

Все мы знаем о топливном насосе, свидетелями которого мы стали в наши дни.Они, которые часто называют насосами «рывкового типа», могут подавать топливо к форсункам, запускать и прекращать впрыск топлива, а также дозировать правильное количество топлива к топливным форсункам в зависимости от нагрузки двигателя. Но при системе впрыска топлива «common rail», с упором на двигатели «Doxford», топливный насос, который обычно представляет собой поршневой насос с приводом от основного двигателя, нагнетает мазут под очень высоким давлением в common rail, но не решает начало и остановку впрыска топлива.Это делают «клапаны ГРМ», которые расположены перед каждым агрегатом. Распределительный клапан управляет началом/прекращением впрыска топлива в конкретный узел.

На рисунке рядом распределительный клапан и его кулачок видны с линией высокого давления «common rail» на стороне нагнетания поршневого топливного насоса. Поршневой топливный насос обычно приводится в действие самим основным двигателем и подает горючее под очень высоким давлением в общую топливную рампу, которая имеет обратный клапан и устройство для разлива.

На линии Common Rail высокого давления предусмотрен отдельный баллон-аккумулятор, чтобы избежать колебаний давления или ударов из-за изменения нагрузки на главный двигатель. Затем мазут под высоким давлением ожидает открытия распределительного клапана (в компоновку входят кулачок, рычаг и блок клапанов). Когда вершина кулачка поднимает рычаг вверх, рычаг, в свою очередь, открывает клапан на блоке клапанов, что позволяет маслу под высоким давлением достигать топливных форсунок, установленных на цилиндрах каждого блока.Когда коленчатый вал двигателя вращается, что заставляет кулачок вращаться, вызывая перемещение пики, рычаг возвращается обратно из своего поднятого положения, позволяя клапану на блоке клапанов закрыться, останавливая дальнейший поток топлива к топливным форсункам.

Продолжительность открытия клапана в блоке клапанов определяет период впрыска топлива. Продолжительность открытия клапана в блоке клапанов можно изменить, отрегулировав точку опоры на рычаге подъема клапана «L.При отсутствии родов точка опоры остается в самом нижнем положении. На этом этапе пик кулачка просто качает рычаг, но клапан в блоке клапанов не открывается, поэтому топливо не впрыскивается.

Топливные насосы способны дозировать правильное количество топлива для каждой единицы. В зависимости от нагрузки двигателя регулятор управляет топливной рампой топливного насоса, как показано на соседнем рисунке. Это регулируемое количество топлива перекачивается топливным насосом к распределительному клапану. Эти топливные насосы имеют винтовую прорезь в плунжере, как и в обычных насосах.Это гарантирует, что правильное количество топлива всегда впрыскивается с соответствующим изменением нагрузки двигателя.

Современные двигатели с системами впрыска топлива Common Rail

По мере экспоненциального развития технологий последние морские силовые установки и двигатели для выработки электроэнергии начали возвращаться к системе впрыска топлива Common Rail. В недавней разработке интеллектуальной серии двигателей MAN B&W ME без распределительных валов и двигателей SULZER FLEX отдельные топливные насосы толчка заменены общим одиночным или несколькими топливными насосами возвратно-поступательного типа, которые подают масло под высоким давлением в общую топливную рампу.Таким образом, эти старые добрые системы Common Rail вернулись с этими новейшими двигателями. Следует отметить, что в двигателях SULZER RT FLEX используется система впрыска топлива Common Rail, а в интеллектуальных двигателях MAN B&W ME — нет.

Система Common Rail, используемая в двигателях SULZER RT FLEX, имеет аксиально-поршневые насосы с электроприводом или приводом от двигателя, которые создают давление в сервоприводе до 200 бар. Это давление масла сервопривода используется для впрыска топлива и работы выпускного клапана. Насос подачи топлива может быть один или два, насос для тяжелых условий эксплуатации с приводом от трехлепесткового кулачка, который создает давление около 1000 бар в общей магистрали.Топливный насос контролируется дозированием и количеством с помощью электронных схем, которые соединяют компьютеры двигателя с валом насоса.

Контур имеет

1. Рельсовые клапаны.

2. Клапаны управления впрыском.

Все они работают в рамках системы под названием «Система контроля объемного впрыска». Масло сервопривода под давлением 200 бар приводит в действие набор клапанов рампы в соответствии с программой, зависящей от скорости. Когда на конкретный клапан рампы подается питание, он, в свою очередь, приводит в действие клапан управления впрыском конкретного блока, таким образом, впрыскивая топливо в конкретный блок.

Кредиты изображений

Принципы и практика морских дизельных двигателей — D.K.Sanyal

Веб-сайт Морской академии Уолсаша

Онлайн-обучение — Топливная система Common Rail

Зачем этот модуль?

Common Rail в настоящее время является наиболее распространенной топливной системой в дизельных автомобилях. Более глубокое знание того, как работает технология Common Rail у производителей транспортных средств и систем, является большим преимуществом, когда дело доходит до устранения неполадок.

Чему вы научитесь?

Этот учебный модуль начинается с изучения основ работы и требований к воспламенению топлива в камере сгорания.Затем проверяется вся топливная система от бака до форсунки, включая ключевые компоненты и то, как они работают. Особое внимание уделяется регулировке давления впрыска. Модуль также предоставляет четкие пояснения по управлению высоким давлением и расходом, а также по их сочетанию.

Заключительная часть учебного модуля посвящена устранению неполадок. На проблемы часто указывают коды неисправностей или симптомы, но этот модуль научит вас, как создать полную картину, сначала проверив механическую работу и расход топлива.Приведены простые советы и методы, которые помогут вам сделать правильные выводы и выполнять работу в логической последовательности.

Открыть описание продукта (PDF)

Результаты обучения

В результате прохождения этого учебного модуля вы улучшите свое понимание различных систем Common Rail и будете лучше понимать симптомы наиболее распространенных проблем и неисправности, лежащие в их основе. Включенные примеры и рекомендации помогут вам устранить неполадки и получить четкие результаты ваших расследований.

Сертификат

После того, как вы закончите учебу и должным образом выполните задания, вы сдадите выпускной экзамен. После завершения финального теста вы можете распечатать сертификат Prodiags из своей записи об успеваемости, чтобы отметить свой опыт.

 

Открыть описание продукта (PDF)

Предпосылки

Для достижения всех результатов обучения вам необходимо иметь базовые знания о механической конструкции и работе дизельного двигателя. Опыт устранения неполадок также поможет вам понять, как применять полученные знания на практике.

Эквивалентность содержимого

Темы и цели этого курса по объему соответствуют обычному двухдневному учебному мероприятию.

После оплаты вы получаете немедленный доступ к контенту в виде лицензии на 6 месяцев. Вы сэкономите время и деньги, так как вам не нужно будет никуда ехать.

Системные требования

Подключение к Интернету и ПК или ноутбук с браузером. Рекомендуемое разрешение экрана 1024 x 768 или выше.

Обновления

Мы хотим, чтобы у вас всегда была последняя версия нашего продукта.Prodiags оставляет за собой право вносить обновления и изменения в режиме реального времени. Таким образом, у вас всегда будет лучшая версия без дополнительных комиссий.

Открыть описание продукта (PDF)

1/4 – Я механик и хочу перевести оплату за обучение своему мастеру, как мне это сделать?

  • При заказе учебного модуля Prodiags вы можете легко перевести платеж своему менеджеру или даже своей маме. Откройте/распечатайте инструкции по ссылке.

Печатная инструкция по заказу (PDF)


2/4 – Как я могу провести полезное обучение для своих механиков, например, когда клиент отменяет встречу?

  • С помощью модуля онлайн-обучения вы можете использовать свободные места в календаре и отмененные встречи для проведения эффективного обучения.
  • Если у вас есть амбициозный механик, чьи навыки и уровень компетенции вы хотите повысить, учебные модули Prodiags — это самый простой и эффективный способ начать обучение.

Подробнее о преимуществах >> Начальник мастерской


3/4 – Какие знания требуются от меня, чтобы повысить ценность моего учебного мероприятия с помощью материалов для предварительного обучения и онлайн-материалов?

  • Чтобы начать пользоваться учебным материалом, вам потребуется всего несколько щелчков мышью.Вы заказываете учебный материал, добавляете участников, и предварительное обучение запущено.
  • Основная дополнительная ценность Оценок учебного модуля: тренер и учащийся знают начальный уровень, что позволяет поддерживать интерес и мотивацию к обучению.

Узнать больше >> Тренер / Преподаватель


4/4 – Как я могу поделиться и представить продукты Prodiags моему сообществу?

  • Учебные модули Prodiags Automotive предназначены для всех, кто интересуется автомобильной промышленностью.Мы сотрудничаем с разными инфлюенсерами и не привязываем партнеров к нашему бренду.
  • Если вы хотели представить нам свою собственную идею сотрудничества, пожалуйста, заполните форму Influencer Form и расскажите нам больше о себе и своей идее.

   Открыть форму инфлюенсера >>

Насос-форсунка и система Common Rail в морской отрасли

В зависимости от того, в какой сфере вы работаете, к оборудованию предъявляются разные требования.Для достижения максимальной производительности на морских судах важно использовать дизельные двигатели, специально адаптированные к условиям эксплуатации. В этой статье блога я опишу две системы впрыска топлива: насос-форсунки и систему Common Rail, а также различия между ними.

 

Требования к дизельным двигателям для морских судов

Есть несколько основных причин, по которым профессионалы, работающие с морскими судами, предъявляют жесткие требования к своим дизельным двигателям.Поскольку изменение климата и загрязнение окружающей среды становятся все большей угрозой для нашей планеты, как никогда важно соблюдать действующее законодательство о выбросах. Поэтому умный и экономичный двигатель просто необходим. Еще одним аспектом, от которого зависит индустрия морских судов, является надежность двигателя. Незапланированные простои могут иметь разрушительные последствия для бизнеса. Поэтому крайне важно чувствовать себя в безопасности в течение всего срока службы двигателя. Многие дизельные двигатели, используемые в морских судах, часто работают на высоких скоростях и выходной мощности в течение длительного периода времени.Чтобы двигатели давали отличные результаты и работали на полную мощность, они должны быть прочными, долговечными и поддерживать высокое качество.

Топливо и воздух – два важнейших фактора, необходимых для работы дизельного двигателя

Топливо и воздух — две самые основные и необходимые вещи, которые необходимы дизельному двигателю для работы, поскольку молекулы кислорода необходимы для процесса сгорания топлива. Сгорание происходит, когда поршень сжимает воздух в камере сгорания и температура поднимается до температуры воспламенения.Когда топливо впрыскивается, оно воспламеняется, заставляя двигатель работать. Центральное место в дизельном двигателе занимает система впрыска топлива. Он регулирует мощность двигателя и оказывает большое влияние на эффективность и выбросы выхлопных газов.

Высокое давление в системе впрыска топлива полезно для окружающей среды

Единицей измерения давления в системе впрыска топлива является бар. Чем выше давление в системе впрыска топлива, тем безопаснее она для окружающей среды.Высокое давление приводит к образованию мелких капель топлива с высокой энергией, которые необходимы для смешивания топлива и воздуха для чистого сгорания. Для мощных двигателей требуется впрыск большого количества топлива в течение короткого периода времени. Для этого выбирается определенный расход сопла. Обычно основной впрыск должен заканчиваться при угле поворота коленчатого вала от 24 до 27 градусов, прежде чем поршень обнажит стенку цилиндра. Поверхность внутренней стенки холодная из-за охлаждающей воды снаружи цилиндра. Это означает, что небольшое количество топлива, которое попадает в стену, не сгорает, а смазочное масло разбавляется.Если смазка исчезнет, ​​двигатель может скоро выйти из строя. Кроме того, несгоревшее топливо и сажа попадут в моторное масло, что приведет к его ухудшению. В долгосрочной перспективе это будет дорого для владельцев судов из-за риска отказа двигателя и высоких затрат на обслуживание.

Это одна из причин, по которой никогда не следует вмешиваться в настройку мощности двигателя. Чтобы предотвратить это в будущем, все впрыски за пределами области, где открыты стенки цилиндра, будут разделены на серию очень маленьких впрысков, чтобы отдельные впрыски не попали в стенку цилиндра.

Насос-форсунка и система Common Rail

Существует несколько систем впрыска топлива, две из которых наиболее распространены в Volvo Penta: насос-форсунка и система Common Rail.

Насос-форсунка – форсунка и насос в одном компоненте

Насос-форсунка с приводом от кулачка

Насос-форсунка представляет собой интегрированную систему непосредственного впрыска топлива, объединяющую форсунку форсунки и ТНВД в одном компоненте. Распределительный вал обычно приводит в движение плунжерный насос.Вместо того, чтобы иметь постоянное давление в режиме ожидания, как в случае с Common Rail, давление воссоздается в форсунке перед каждым впрыском. Система насос-форсунок имеет пиковое давление до 2 500 бар. Благодаря коротким линиям и небольшому количеству сужений между насосом и форсункой насос-форсунка обеспечивает эффективный процесс впрыска.

Плавная система, снижающая выбросы

Насос-форсунка имеет треугольную скорость впрыска, что позволяет впрыскивать небольшое количество топлива до начала сгорания, что способствует снижению выбросов.В начале процесса насос-форсунка впрыскивает меньшее количество топлива по сравнению с системой Common Rail. Однако, когда процесс горения начался, важно поддерживать высокую подачу топлива. Сила системы единиц состоит в том, чтобы сначала иметь небольшой запас топлива, а затем увеличивать его в нужный момент, когда начинается горение. Это обеспечивает высокую эффективность двигателя, снижая уровень сажи и выбросов.

Недостатком насос-форсунок является отсутствие гибкости, а также недостаточное количество топлива из-за ограничений, установленных распределительным валом.Система Common Rail гораздо более гибкая в этом аспекте, поскольку система Common Rail не зависит от распределительного вала для каждого впрыска.

Common rail – общая топливная рампа, питающая отдельные форсунки

Common rail — это новейшая технология впрыска топлива, в которой топливная рампа высокого давления питает отдельные форсунки. Рампа заполняется топливом под очень высоким давлением, которое соответствует давлению, необходимому для каждой форсунки. Форсунки впрыскивают топливо через маленькие отверстия в форсунке внутрь цилиндра.Рейка подключена к общему насосу и как только одна из форсунок впрыскивает топливо, происходит непрерывная подпитка от насоса. Заправка, регулировка давления в рампе и нагрузка на насос различаются в зависимости от того, какое давление вам нужно и когда. В разных рабочих зонах вам постоянно потребуется разное давление. Давление системы Common Rail составляет от 1 600 до 3 000 бар.

Система, использующая полную мощность двигателя

Преимуществом системы Common Rail является высокое давление, которое использует всю мощность двигателя.Поскольку давление топлива сохраняется дистанционно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в рампе, что обеспечивает квадратичную скорость впрыска. Начальное количество топлива, впрыскиваемого перед началом сгорания, больше по сравнению с насос-форсункой.

Чтобы преодолеть это, используются два метода. Первый метод представляет собой суженное отверстие, используемое для уменьшения начального расхода топлива, которое устанавливается между рампой и форсункой.Ограничение также уменьшит количество впрыскиваемого топлива в двигатель в доступное время. Ограничения тщательно подобраны, чтобы смягчить волны давления, которые могут вызвать неравномерное поведение закачки. Второй способ – это несколько небольших инъекций. Внедряя чрезвычайно быстрые и чувствительные форсунки, современные системы Common Rail уменьшают первоначальный расход топлива за счет ряда небольших впрысков, близких друг к другу. В момент воспламенения основное количество топлива впрыскивается в цилиндр под высоким давлением и минимальным ограничением.Это может быть сделано с полной гибкостью во времени, позволяя системе Common Rail преодолевать ограничения с насос-форсунками. Внутренние компоненты должны быть тщательно подобраны и настроены, чтобы избежать волн давления, вызывающих нерегулярные инъекции.

Volvo Penta предлагает индивидуальные мощные решения, ориентированные на окружающую среду

Volvo Penta использует в своих двигателях систему Common Rail и насос-форсунки. Насос-форсунка является отличной системой впрыска для многих двигателей.Он эффективен, состоит из меньшего количества компонентов и соединений и экономичен. Система Common Rail подходит для операций, где от системы впрыска требуется гибкость. Двигатели, которые нуждаются в системе Common Rail, часто представляют собой двигатели, в которых требуется высокая выходная мощность при сохранении низкого уровня выбросов, например, в генераторных установках. Хотя и система Common Rail, и насос-форсунка обеспечивают низкий уровень выбросов, система Common Rail сочетает в себе высокое давление с полной гибкостью синхронизации и, следовательно, является системой будущего.В сочетании с использованием EATS (Системы доочистки двигателя) для дальнейшего снижения выбросов необходима гибкая система впрыска топлива. Вот почему система Common Rail будет все чаще использоваться в двигателях Volvo Penta.

Volvo Penta специализируется на предоставлении индивидуальных мощных решений, специально разработанных для вашего основного бизнеса и потребностей. Экологический аспект всегда занимает важное место в нашей повестке дня, поскольку мы производим нашу продукцию так, чтобы оказывать как можно меньшее воздействие на окружающую среду.

Что вы думаете об использовании системы Common Rail или насос-форсунки? Поделитесь своим мнением с нами, в блоге или в социальных сетях. Мы хотим узнать, что вы думаете! Надеюсь, вам понравилось читать мою статью и вы узнали что-то новое. Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь со мной напрямую или посетите наш веб-сайт.

3 вещи, которые вы должны знать о двигателе системы Common Rail|БЛОГ

« Двигатели типа Common Rail » в настоящее время буквально довольно «распространены» среди грузовиков японского производства.Они контролируют количество потребляемого топлива с помощью высококомпьютеризированных устройств, чтобы уменьшить ненужный расход топлива, и это делает двигатели типа Common Rail одними из самых высокопроизводительных двигателей. Из-за высококомпьютеризированной системы и форсунки двигатели типа Common Rail требуют специального обслуживания, которое не требуется для старых двигателей. Это должно быть одной из причин, почему двигатели типа Common Rail до сих пор не приветствуются на некоторых рынках мира.

 

 

Однако, если вы однажды поймете их систему и обеспечите им надлежащее обслуживание, этот маленький нарушитель спокойствия больше не будет головной болью.После 3 минут чтения этого поста я уверен, что ваша аллергия на топливную рампу пройдет!

 

 

 

1. 4 основных компонента двигателя с системой Common Rail
«Система Common Rail» — это тип системы впрыска, позволяющий максимально использовать дизельное топливо. Позвольте мне кратко объяснить 4 важных компонента системы Common Rail.

 

1) «Подающий насос» для подачи дизельного топлива
2) «Рельс» для временного хранения топлива
3) «Инжекторы» для впрыска топлива в двигатели
4) «ECU (блок управления двигателем)» для управления « Насос подачи», «Рэйл» и «Форсунки»

 

Топливо плотно сжимается в подающем насосе, временно хранится в помещении для хранения, называемом рампой, и в виде тонкого тумана поступает в двигатель через форсунки.«Когда» и «сколько» форсунок впрыскивают топливо, полностью контролируется компьютером двигателя в зависимости от частоты вращения двигателя или других условий, чтобы двигатели работали с минимальным расходом топлива.

 

 

2.Эффективный расход топлива и экологичность
Основным преимуществом этих двигателей с системой Common Rail является повышение эффективности использования топлива и уменьшение количества выхлопных газов. Вы можете уменьшить количество потребляемого топлива, чтобы пополнить запас на следующий праздничный подарок.Кроме того, поскольку система Common Rail впрыскивает топливо надлежащим образом, эффективность использования топлива будет повышена, а выхлопные газы будут меньше и чище. Это означает, что двигатели с системой Common Rail являются одними из самых экологически чистых двигателей.

 

 

 

 

 

3. Растущий спрос на двигатели Common Rail
В настоящее время большинство грузовых автомобилей в мире (за исключением развивающихся стран) используют эту систему Common Rail в своих двигателях.Если вы имеете дело с грузовиками, в ближайшем будущем неизбежно столкнетесь с проблемами Common Rail. На самом деле, некоторые азиатские страны уже ввели правила контроля выбросов.

 

В прошлом году ходили слухи, что правительство Филиппин может запретить ввоз автомобилей, соответствующих стандарту выбросов ЕВРО-4, что означает, что многие старые модели двигателей с ручным или электрическим инжектором могут быть запрещены к ввозу на Филиппины.

 

На самом деле, кажется, что правительство Филиппин еще не сделало четкого заявления об этом новом постановлении, но кто знает, что они планируют дальше? Регулирование выбросов всегда будет в центре их внимания, особенно в условиях этого явления глобального потепления.Это не единственное движение на Дальнем Востоке Азии. В ближайшем будущем двигатель системы Common Rail будет расширяться. Почему бы не воспользоваться этим и не научиться справляться с ними сейчас, пока все не начали?

 

 

 

 

 

Система Common Rail не стоит вам бояться. Пока вы правильно их обслуживаете и ремонтируете, они больше не будут вашими врагами. Если у вас все еще есть какие-либо проблемы с приобретением грузовиков с двигателями типа Common Rail, пожалуйста, поделитесь с нами.Наша профессиональная команда механиков всегда будет здесь для вас. Или, если вы ищете какие-либо запчасти для двигателей типа Common Rail, мы также рады помочь вам их найти.

 

Удачи!

 

 

————————————————— —————
Японский экспортер подержанных грузовиков и оборудования
Yamada Sharyo Co., Ltd.

Веб-сайт  / Свяжитесь с нами О нас
Поиск грузовиков / Поиск техники  
————————————— —————————————-

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *