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.
Топливные системы «Коммон Рейл» с электронным управлением
Качество распыливания дизельного топлива во многом предопределяет процесс его горения, а значит и образования токсичных компонентов в отработавших газах. Более качественного распыливания можно достигнуть при высоком давлении порядка 1600…2500 кгс/см2. Однако стандартные системы топливоподачи не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, поэтому в настоящее время более широкое распространение имеют топливные системы с электронным управлением – «Коммон Рейл», насос-форсунки и системы насос-форсунка-трубопровод.
Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением «Коммон Рейл» является разделение узла создающего давление (ТНВД – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). Аккумуляторные топливные системы применялись еще в 50-е годы на двигателях морских судов. Первым промышленным образцом аккумуляторной топливной системы с электронным управлением без мультипликаторов давления, названный коммон рейл (Common Rail) (общий путь, т.е. общая для форсунок магистраль, аккумулятор , явилась совместная разработка фирм Robert Bosch GmbH, Fiat, Elasis. В настоящее время работы по применению систем «коммон рейл» ведутся практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange). На серийных автомобилях с применением электронного управления они появились в 1997 году. По сравнению с обычным дизелем система «коммон рейл» позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.
На рисунке показана схема системы «коммон рейл»:
Рис. Схема системы питания дизельных двигателей «коммон рейл»:
1 – топливный бак; 2 – топливопроводы слива; 3 – ТНВД; 4 – регулятор давления; 5 – топливопровод высокого давления; 6 – топливоподкачивающий насос; 7 – фильтр; 8 – гидроаккумулятор; 9 – датчик давления; 10 – предохранительный клапан; 11 – электрогидравлическая форсунка; 12 – датчик педали акселератора; 13 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 14 – температурный датчик; 15 – блок управления
На рисунке показано расположение элементов системы питания «коммон рейл» на двигателе в развернутом виде.
Рис. Развернутая схема системы питания дизельного двигателя «коммон рейл»:
1 – ТНВД; 2 – впускной электрический клапан; 3 – электрический клапан перепуска топлива на слив; 4 – гидроаккумулятор; 5 – датчик давления; 6 – реле свечи накаливания; 7 – электронный блок управления; 8 – датчик температуры топлива; 9 – аварийный ограничитель подачи топлива; 10 – предохранительный клапан; 11 – форсунка впрыска; 12 – свеча накаливания; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – датчик давления воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – турбокомпрессор; 19 – электромеханический преобразователь регулятора рециркуляции отработавших газов; 20 – электромеханический преобразователь регулятора наддува; 21 – компрессор: 22 – разъем для электронного тестера; 23 – сигнализатор самодиагностики; 24 – датчик кондиционера; 25 – компрессор кондиционера; 26 – датчик скорости; 27 – датчик и указатель скорости; 28 – датчики трансмиссии и др.; 29 – датчик педали акселератора; 30 – панель приборов; 31 – АКБ; 32 – топливный бак с электрическим топливоподкачивающим насосом; 33 – фильтр тонкой очистки.
Принцип работы системы заключается в следующем. С помощью топливоподкачивающего насоса 6 топливо прокачивается через фильтр 7 с влагоотделителем и подается в радиально-плунжерный насос высокого давления 3, который с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера. Этот насос напрямую связан с распределительным валом и срабатывает при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота. В нем размещают также регулятор производительности и подкачивающий насос. От ТНВД топливо под большим давлением поступает в гидроаккумулятор 8, откуда под высоким давлением поступает на электро или пьезогидравлические форсунки 11. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак 1 через топливопроводы слива 2. Блок управления 15, получая информацию по входным параметрам (с датчиков), задает значения выходных параметров используя заложенную программу (воздействует на исполнительные механизмы), что в целом необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.
Количество топлива подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки зависит от сигнала электронного блока управления 15, в зависимости от режима работы двигателя. В блок управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя, датчика положения педали акселератора, датчика расходомера воздуха, датчика давления воздуха и др.
Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора 4. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.
Система «коммон рейл» подвергает моторное масло большим нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть поршней нагревается гораздо сильнее, чем у традиционного дизельного двигателя. Верхняя часть поршня у традиционного двигателя непосредственного впрыска нагревается до 320-350°C, при системе «коммон рейл» свыше 400°С, то есть моторное масло выгорает значительно быстрее.
CRDi | Работа системы впрыска дизельного топлива Common Rail
- Термин « CRDi » обычно относится к дизельным двигателям . Хотя существует аналогичная технология, которую также используют бензиновые двигатели , она известна как прямой впрыск бензина (GDI) или послойный впрыск топлива (FSI).
- Обе эти технологии имеют схожую конструкцию, поскольку они состоят из общей «топливной рампы», которая подает топливо к форсункам. Однако они значительно отличаются друг от друга по давлению и типу используемого топлива.
- В системе прямого впрыска Common Rail начало сгорания происходит непосредственно в главной камере сгорания , расположенной в полости в верхней части днища поршня.
- Сегодня производители используют технологию CRDi для преодоления некоторых недостатков обычных дизельных двигателей , которые были вялыми, шумными и неэффективными , особенно в легковых автомобилях.
- Технология CRD-i работает в паре с двигателем ECU , который получает данные от различных датчиков.
- В системе Common Rail используется топливная рампа , общая для всех цилиндров, или, проще говоря, «топливораспределительная трубка».
См. также ; Что такое двигатель TSI – преимущества двигателей TSI
Дизель – Common Rail- Он поддерживает оптимальное остаточное давление топлива , а также действует как общий топливный резервуар для всех форсунок.
- В системе CRDi топливная рампа постоянно хранит и подает топливо к форсункам с электромагнитным клапаном под требуемым давлением.
- Это полная противоположность ТНВД, подающему дизельное топливо через независимые топливопроводы к форсункам в случае конструкции более раннего поколения (DI).
Компоненты системы CRDi –
- Топливный насос высокого давления
- Общая топливная рампа
- Форсунки
- Блок управления двигателем
Работа CRDi –
- Насос высокого давления создает топливо под давлением.
- Насос сжимает топливо под давлением около 1000 бар или около 15000 фунтов на кв. дюйм.
- Затем он подает топливо под давлением по трубе высокого давления на вход топливной рампы.
- Оттуда топливная рампа распределяет его по отдельным форсункам, которые затем впрыскивают его в камеру сгорания цилиндра.
Преимущества и недостатки двигателей CRDi
Преимущества
Двигатели CRDi имеют множество преимуществ. Считается, что автомобили, оснащенные этой новой технологией двигателя, обеспечивают на 25% больше мощности и крутящего момента, чем обычный двигатель с непосредственным впрыском топлива. Он также предлагает превосходный подбор, более низкий уровень шума и вибрации, больший пробег, более низкий уровень выбросов, более низкий расход топлива и улучшенную производительность.
В Индии дизель дешевле бензина, и этот факт повышает доверие к системе прямого впрыска Common Rail.
Недостатки
Как и все хорошее имеет отрицательную сторону, этот двигатель также имеет несколько недостатков.
Ключевым недостатком двигателя CRDi является то, что он дороже, чем обычный двигатель. В список также входит высокая степень обслуживания двигателя и дорогостоящие запасные части. Также эта технология не может быть применена к обычным двигателям.
Области применения
Двигатели Common Rail чаще всего применяются в морских судах и локомотивах. Кроме того, в настоящее время они широко используются в различных моделях автомобилей, начиная от городских автомобилей и заканчивая автомобилями представительского класса премиум-класса.
Некоторыми из индийских производителей автомобилей, которые широко используют дизельный двигатель с общей топливной рампой в своих моделях автомобилей, являются Hyundai Motors, Maruti Suzuki, Fiat, General Motors, Honda Motors и Skoda. В списке производителей роскошных автомобилей Mercedes-Benz и BMW также внедрили эту передовую технологию двигателей. Все производители автомобилей дали свои уникальные имена общей системе двигателя CRDi.
Электронная почта
Печать
Твитнуть
Последние публикации
ссылка на Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схемаСосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема
Введение в сосуды под давлением , хранить или получать жидкости, называются сосудами под давлением. Сосуд под давлением определяется как сосуд с давлением…
Продолжить чтение
ссылка на Шарнирное соединение — детали, схема, расчет конструкции, применениеШарнирное соединение — детали, схема, расчет конструкции, применение
Шарнирное соединение Шарнирное соединение используется для соединения двух стержней, находящихся под действием растягивающих нагрузок. Однако, если соединение направляется, стержни могут выдерживать сжимающую нагрузку. Шарнирное соединение…
Продолжить чтение
Рейка высокого давления для систем Common-Rail
Индивидуальные варианты для каждого сегмента
Рейки высокого давления производства Bosch доступны для уровней давления от 1400 бар до 2700 бар.
Они используются для всех дорожных применений в автомобилях до большегрузных транспортных средств и для всех внедорожных применений. Рельсы имеют модульную конструкцию и могут быть специально адаптированы к потребностям заказчика или приспособлены к спецификациям применения. Варианты, разработанные специально для каждого сценария применения, отличаются друг от друга, например, сборочными компонентами рельса, длиной рельса, количеством соединений высокого давления, концепцией монтажа на двигателе и сроком службы.
Рейка высокого давления HRF-27 6 Цилиндр
Рейка высокого давления HRF-25 4 Цилиндр
Рейка высокого давления HRF-14 2 Цилиндр
Рейка высокого давления HRF-20 OHW 4 Цилиндр для внедорожной техники
Рейка высокого давления HRFN25 6 Цилиндр с клапаном регулировки давления PCVN25 для коммерческих автомобилей
Рейка высокого давления HRFN18 Baseline 6 Цилиндр для коммерческих автомобилей
В зависимости от конфигурации системы на рампу высокого давления устанавливаются различные компоненты рейки в сборе.
Датчик давления в рампе (ДДП), установленный на рампе высокого давления, сообщается с блоком управления. Передаваемые значения давления служат для регулирования давления в системе и управления форсунками. Клапан регулирования давления (PCV, PCVN) задает системное давление, подаваемое блоком управления в рампе. Клапан ограничения давления (PLV) снижает давление в системе в случае перегрузки и, таким образом, защищает другие компоненты впрыска от повреждения.
Клапан регулирования давления PCV3-27
Клапан ограничения давления PLV5-20
Датчик давления в рампе RPS4-18
Клапан регулирования давления PCVN25
Эксплуатация рампы высокого давления
Рампа высокого давления объединяет насос и форсунки как центральный гидравлический компонент. Он хранит сжатое топливо и подает его к форсункам.
Импульсы давления возникают в рампе высокого давления в результате процесса впрыска.