Устройство коммон рейл: Изучаем Common Rail: всё путем — журнал За рулем

Содержание

Устройство рампы common rail

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.

Наибольшее распространения получили четыре типа систем COMMON RAIL, названным по имени их производителя. BOSCH, DELPHI, DENSO и SIEMENS. Каждый автопроизводитель имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает как систему, так и ее отдельные элементы :

BMW : D-двигатели (также используются Land Rover как TD4)
Cummins и Scania : XPI
Cummins : CCR
Daimler : CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep — CRD)
Fiat : Fiat, Alfa Romeo и Lancia — JTD (MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD, DDiS, Quadra-Jet)

Ford Motor : TDCi Duratorq и Powerstroke
General Motors : Opel/Vauxhall — CDTi и DTi для Isuzu
General Motors : Daewoo/Chevrolet — VCDi (VM Motori — Ecotec CDTi)
Honda : i-CTDi
Hyundai и Kia : CRDi
Mahindra : CRDe
Maruti Suzuki : DDiS
Mazda : CiTD
Mitsubishi : DI-D (разработано новое поколение 4N1 с давлением в системе впрыска до 2000 bar)
Nissan : dCi
PSA Peugeot Citroen : HDI, HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели PSA 1,6D & 2,0D, JTD)
Renault : dCi
SsangYong : XDi
Subaru : TD
Tata : DICOR
Toyota : D-4D
Volkswagen Audi Group (Skoda) : TDI. CR в 2005 году пришла на смену насос-форсункам.
Volvo : D3, D4 и D5

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.

1. топливный бак
2. топливный фильтр
3. топливный насос высокого давления
4. топливопроводы
5. датчик давления топлива
6. топливная рампа
7. регулятор давления топлива


8. форсунки
9. электронный блок управления
10. сигналы от датчиков
11. усилительный блок (на некоторых авто)

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления — плунжерного типа. 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 системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие. Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

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. В зависимости от режима работы двигателя производится:

2 предварительных впрыска — на холостом ходу;
1 предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
0(предварительный впрыск не производится) — при полной нагрузке.
Основной впрыск обеспечивает стабильную работу двигателя.

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

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

1 поколение – 140 МПа, с 1999 года;
2 поколение – 160 МПа, с 2001 года;
3 поколение – 180 МПа, с 2005 года;
4 поколение – 220 МПа, с 2009 года.

Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.

ТНВД является одним из основных ко элементов в конструкции системы впрыска двигателя. Он выполняет, как правило, две важнейшие функции: 1- нагнетание определенного количества топливной жидкости; 2- регулирование по времени начала впрыскивания. С момента появления аккумуляторных систем впрыска работа по регулированию времени начала впрыска была возложена на управляемые электроникой форсунки.
Основу ТНВД составляет плунжерная пара. Данный механизм составляет поршень (другое название- плунжер) и цилиндр (другое название — втулка) совсем небольшого размера. Плунжерную пару изготавливают из стали высокого качества и делают это с высочайшей точностью. Так, что между плунжером и втулкой имеется минимальный зазор (сопряжение прецизионное). В системе Common Rail используется

Магистральный ТНВД.

С конструктивной точки зрения магистральный насос может иметь 1(один), 2(два) или 3(три) плунжера. Приводы плунжеров осуществляются с помощью использования кулачкового вала либо кулачковой шайбы.

При вращательном движении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружинки плунжер двигается вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под воздействием разряжения воздуха открывается клапан впуска, и топливная жидкость поступает в камеру. При движении плунжера вверх происходит возрастание давления в камере, клапан впуска закрывается. При создании определенного давления открывается клапан выпуска и топливная жидкость поступает в рампу. Управление подачей топливной жидкости производится в зависимости от потребностей двигателя и осуществляется с помощью клапана дозирования топливной жидкости. В исходном (обычном) положении этот клапан открыт. Но по сигналу электронного блока управления он закрывается на определенную ширину, тем самым регулируется количество затекающей в компрессионную камеру топливной жидкости.

Форсунка (инжектор), являясь элементом конструкции системы впрыскивания, предназначена для того, чтобы качественно дозировать подачу топливной жидкости, его распыление в камере сгорания (коллекторе впуска) и образование топливно-воздушной смеси. Форсунки используются в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных вариантах двигателей устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыскивания. В зависимости от того, каким способом осуществляется впрыскивание, различают нижеприведённые виды форсунок:

1. электромагнитные
2. электрогидравлические
3. пьезоэлектрическая

Устанавливается, как правило, на бензиновые двигатели, в том числе оборудованные системой непосредственного впрыска. Имеет достаточно простое и надежное устройство. Оно включает электромагнитный клапан с иголкой и сопло.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется так: в соответствии с заложенным в него алгоритмом электронный блок управления точно обеспечивает подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана в нужный момент. При всём этом создается электромагнитное поле, оно, преодолевая усилия пружинки, втягивает якорь с иголкой и освобождает сопло. В результате производится впрыск топливной жидкости. С исчезновением напряжения пружка возвращает иголку форсунки на седло.

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.

Топливная система Common Rail применяется исключительно в дизельных двигателях и считается наиболее прогрессивной на текущий момент. В сравнении с другими схемами она обеспечивает более экономичный расход топлива, повышает экологическую безопасность автомобиля, отличается низким уровнем шума, но главное — создает более высокое давление подачи в камеру сгорания. О том, как устроена система впрыска Common Rail (Коммон Рейл) и каковы принципы ее работы, пойдет речь далее.

Что такое топливная система Common Rail

Дословно термин Common Rail переводится на русский как общая магистраль. Главной конструктивной особенностью этой системы является наличие топливной рампы, в которой происходит аккумуляция топлива до его дальнейшей подачи в форсунки дизельного двигателя. В силу этой особенности подобные системы также называют аккумуляторными. Впервые она была представлена компанией Bosch в 1996 году.

Устройство топливной системы Common Rail

Конструктивно система Коммон Рейл делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:

  • Подкачивающий топливный насос. Он подает дизельное топливо из бака в напорную магистраль.
  • Топливный фильтр, оснащенный клапаном для предварительного прогрева при низких температурах.
  • Вспомогательный топливный насос. Выполняет перекачку топлива от нагнетательной магистрали.
  • Сетчатый фильтр.
  • Температурный датчик. Фиксирует уровень прогрева топлива в системе.
  • ТНВД (топливный насос высокого давления) — чаще всего применяется насос распределительного типа.
  • Дозирующий клапан. Он регулирует количество топлива, попадающего в рампу.
  • Регулятор давления дизтоплива. Необходим для поддержания заданных показателей давления топлива в магистрали высокого давления.
  • Топливная рампа или аккумулятор. Фактически представляет собой трубку, по длине которой расположены штуцеры крепления форсунок.
  • Датчик давления. Расположен в магистрали высокого давления. Он фиксирует и передает соответствующие данные ЭБУ (электронный блок управления) двигателя.
  • Редукционный, или перепускной клапан. Позволяет поддерживать показатель давления в обратной магистрали на уровне 1 МПа, что обеспечивает правильную работу форсунок.
  • Топливные форсунки. Бывают двух типов: электрогидравлические или пьезоэлектрические. Первые управляются электромагнитным клапаном, а вторые оснащены пьезокристаллами, что позволяет существенно повысить скорость их работы.

Более 70% всех производимых сегодня дизельных двигателей оснащается топливными системами Common Rail.

Особенности и принцип работы

Принцип работы топливной системы этого типа основан на разделении процессов создания высокого давления и непосредственно впрыска дизеля. Из топливного бака горючее закачивается в систему насосом низкого давления. При этом оно проходит через фильтры, где очищается от примесей и различных загрязнений. По контуру низкого давления дизтопливо поступает в ТНВД, который имеет механический привод. Он, в свою очередь, выполняет закачку топлива в рампу, где оно аккумулируется до момента впрыска. Это позволяет постоянно поддерживать нужный уровень давления, независимо от текущего режима работы двигателя.

Получая данные от датчиков системы, ЭБУ двигателя определяет, какое количество топлива необходимо подать ТНВД на топливную рампу. После этого открывается клапан дозирования горючего, которое поступает в аккумулятор. Топливо при этом находится под заданным уровнем давления, поддерживаемым регулятором.

Схема форсунки системы коммон рейл в разрезе

Как только необходимый объем дизеля закачивается в рампу, ЭБУ посылает команду на открытие форсунок, соответствующих циклу работы двигателя. В течение одного цикла работы такой системы осуществляется многократный впрыск, состоящий из трех этапов:

  • Предварительный — необходим для повышения температуры и сжатия в камере сгорания, что позволяет ускорить процесс самовоспламенения. На холостом ходу может выполняться два предварительных впрыска, при увеличении оборотов — один, а на полной мощности предварительного впрыска нет.
  • Основной — непосредственно обеспечивающий работу мотора.
  • Дополнительный — необходим для увеличения температуры нагрева отработавших газов, что обеспечивает сгорание сажи и уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу.

В современных дизельных двигателях может выполняться от 7 до 9 фаз впрыска.

Достоинства и недостатки системы Common rail

Изначально уровень давления, создаваемый на топливной рампе, составлял 140 МПа. Начиная с четвертого поколения, система позволила достигать показателей до 220 МПа. Такой прогресс позволил добиться увеличения объема топлива, впрыскиваемого в цилиндры мотора за один цикл, а следовательно, повысить мощность дизельных автомобилей.

Аккумуляторные топливные системы используют целый комплекс датчиков, позволяющих учитывать:

  • давление в магистральном трубопроводе;
  • скорость вращения коленчатого вала;
  • расход воздуха, положение педали газа;
  • температуру топлива и воздуха;
  • данные лямбда-зонда.

Сигналы, поступающие от этих датчиков, дают возможность ЭБУ максимально оптимизировать работу дизельного двигателя. В сравнении с системами ТНВД с насос-форсунками, ремонтопригодность Common Rail выше в силу более простого устройства.

Среди недостатков системы Коммон Рейл — необходимость использования топлива более высокого качества. Поскольку в таких двигателях используются конструктивно сложные форсунки, их ресурс ниже. Также очень важно обеспечение полной герметичности. Так, например, при поломке форсунки, ее клапан будет постоянно находиться в открытом положении, и топливная система перестанет работать.

Появление топливной системы Common Rail стало настоящим прорывом в производстве дизельных двигателей. Она обеспечила возможность применения для дизелей всех классов высоких экологических стандартов, активно внедряемых в развитых странах.

Схема и детали системы

Высокое давление 230-1800 бар.

Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

1. Подкачивающий топливный насос.
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.

2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева.
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.

3. Дополнительный топливный насос.
Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.

4. Сетчатый фильтр.
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.

5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.

6. Насос высокого давления (ТНВД).
Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.

7. Клапан дозирования топлива.
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.

8. Регулятор давления топлива.
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.

9. Аккумулятор давления (топливная рампа).
Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.

10. Датчик давления топлива.
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.

11. Редукционный клапан.
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.

12. Форсунки.

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы
(аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.

В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе)
и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам.
Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.

Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.

Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

* короткое время переключения
* возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта
* точность дозировки впрыска

Работа пьезофорсунки Common Rail

И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.

Процесс впрыска

Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.

ТНВД

Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления.
Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.

Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

Common Rail — устройство системы

На двигателе 1CD-FTV Toyota впервые применила схему DENSO Common Rail. В отличие от обычной дизельной системы с ТНВД распределительного типа, здесь топливо подается при помощи ТНВД в общую топливную рампу, а впрыскивается в цилиндры через форсунки с электронным управлением, напоминающие форсунки бензинового двигателя. Одно из основных отличий — существенно выросшее давление топлива (вместо ~200 атмосфер в обычном двигателе — здесь 1350).

 

ТНВД в схеме Common Rail абсолютно не похож на традиционный Bosch VE.

В корпусе размещены подкачивающий насос, управляющие клапаны и сам двукхкамерный насос высокого давления, направляющий диск которого представляет собой эллипс.

При ходе всасывания плунжеры, следуя профилю направляющего диска, расходятся, SCV открывается и топливо поступает в напорную камеру.

 

После того, как диск повернулся на 90 градусов, SCV перекрывает входной канал и начинается ход нагнетания.

 

Объем поступающего к плунжеру топлива регулируется при помощи SCV, благодаря чему блоку управления удается поддерживать требуемое давление в топливной рампе. В топливной рампе установлен датчик давления топлива и механический ограничитель давления. Надо отметить, что датчик давления конструктивно выполнен «одноразовым» и не должен вворачиваться повторно, а регулировка ограничителя давления выполняется однократно еще на заводе

Конструкция форсунки 1CD-FTV не столь изощренная, но тем не менее сильно отличается и от обычной дизельной, и от обычной бензиновой. Само собой, что при таком чудовищном давлении в рампе простой электромагнитный клапан был бы слабоват, поэтому управление форсункой «электрогидравлическое»

 


В закрытом состоянии клапан удерживается пружиной, при этом топливо в управляющей камере удерживает в нижнем положении поршень, который, в свою очередь, через пружину фиксирует в закрытом положении иглу (давление топлива, воздействующее на иглу снизу, недостаточно для ее открытия).

При подаче тока на обмотку, клапан втягивается и открывает канал, по которому топливо про ходит к нижней части поршня. В результате уменьшается давление в управляющей камере и нарастает давление под поршнем, в результате чего тот поднимается. Одновременно с этим открывается запорная игла форсунки и происходит впрыск топлива.

 

Как можно заметить, форсунка представляет собой сложный механизм, построенный на тонком балансе сил пружин и давления топлива и его дросселировании в тонких каналах.

 

 По материалам сайта http://autodata.ru


Автор статьи Евгений, Москва, Легион-Автодата

назначение и устройство « NewNiva.ru

200 Ньютонов примем равными двадцати килограммам. То есть если приделать к хвостовику коленвала метровую палку и на ее конец повесить гирю весом в 20кг, то двигатель сможет ее поднять. Это и есть крутящий момент, или то самое УСИЛИЕ. Это основная характеристика, от нее зависит максимальное усилие, развиваемое на колесах, то есть от крутящего момента зависит тяговая характеристика, но не разгон до сотни, хоть и на него тоже влияет. Мощность же, это величина чисто математическая, и она измеряется по формуле. Если объяснять максимально просто,  то чтобы вычислить мощность, нам надо крутящий момент умножить на обороты. Мощность, это РАБОТА, которую мотор способен выполнить за единицу времени. Как в электрике, мощность это произведение силы тока на напряжение, где сила тока играет роль крутящего момента, ибо СИЛА, а напряжение играет роль оборотов, ибо напряжение это характеристика «скорости». Мощность измеряется в Ваттах, а мощность двигателя мы привыкли измерять в лошадиных силах. Одна лошадиная сила равна 735 Ваттам, эту мощность необходимо развить, чтобы поднять груз весом в 75 кг на высоту 1 метр за одну секунду. Как видим, мощности всегда сопутствует время. Мощность это характеристика, которая характеризует способность преодолевать сопротивление, такие вот противоречия. От мощности зависит максимальная скорость автомобиля, а от момента то, как быстро достигнет автомобиль этой скорости.

Еще пример, для того, чтобы было проще осознать. Возьмем простейший образец очень длинноходного мотора с высоким крутящим моментом, но низкой мощностью. Знакомьтесь, велосипедист.

Посчитаем его характеристики. Длина рычага педального узла 170мм, или 0.17м, вес велосипедиста 80кг, или примерно 800 Ньютонов, итого, если велосипедист просто встанет на педаль своим весом, он разовьет момент около 136 Нм, это показатели неплохого бензинового автомобильного мотора рабочим объемом 1.6л, или показатель очень лютого спортбайка, только спортбайк валит, а велосипедист нет. А весь секрет в мощности. Максимальная скорость вращения «коленвала» велосипедиста — ну скажем 180 обмин, причем на высоких скоростях крутящий момент стремительно падает, а спортбайк выдает данный крутящий момент на 11000 обмин, и от того совершает огромное количество работы, и у него высокая мощность, он может эффективно сопротивляться сопротивлению воздуха, и у него высокая максимальная скорость, а велосипедист обладает отличными тяговыми характеристиками, он может спокойно тянуть свою массу на прямой передаче, и он быстро достигает своей максимальной скорости, которая не высока, ибо мощности не завезли.  Исходя из этого можно подумать, что идеальный мотор — длинноходный и оборотистый, крутящего момента море, а если еще и оборотов подкинуть, у него и мощность огромная будет, но тут хоба

Скорость поршня, будь она неладна.  Поэтому длинноходные моторы стараются делать низовыми и тяговитыми, машина с ним при грамотном подборе передаточных чисел будет отлично срываться с места, и таскать тяжелый прицеп в гору, однако максимальная скорость будет не высокой, ибо большие обороты не набрать, а без них не видать мощности.

Вот типичный график внешней скоростной характеристики низового мотора

Для красноречивости возьмем дизель. Момент конский, а мощности нет, Такой мотор будет отлично тащить на установившемся режиме, однако максимальная скорость машины будет низкой. Чтобы провести столько-же работы, сколько может провести двигатель мотоцикла

Ему надо гораздо больше времени.  Отсюда и выходит, что у мотоцикла момент в два раза меньше, а мощность в два раза больше, так как дизель кончается там, где бензин еще спит. Надеюсь, теперь стало немножко понятнее.

Второй вопрос, волнующий людей, это сбалансированность моторов. Сильно вдаваться не буду, опишу самое основное, так как вибрации это целая наука, и там легко можно диссертацию писать.

Сразу скажу, наиболее сбалансированные компоновки это R6, B6, R8, V12, В12, где R -рядный, В — оппозитный, V — V-образный.

Вот табличка

Как видим, два основных источника вибраций это:

1. Силы инерции

2. Моменты от сил инерции

Каждый из этих факторов имеет степень значимости, или порядок. То есть первый порядок наиболее сильный, второй порядок слабее, есть еще третий, четвертый и так далее, но ими пренебрегают, так как их можно растворить в подвеске силового агрегата.

Силы инерции, это силы, возникающие от частей, совершающих обратно-поступательные движения, то есть поршни, шатуны, клапаны, толкатели клапанов. Силы первого порядка, это силы создаваемые движением поршней. Поршень, разгоняясь в цилиндре, накапливает кинетическую энергию, и отдает ее при торможении, пытаясь утянуть за собой мотор за коленвал, эти силы в основном уравновешиваются другими поршнями, движущимися в противофазе, если мотор не одноцилиндровый. Это источник самой сильной вибрации, поэтому так важен одинаковый до грамма вес поршней.

Силы второго порядка, это силы инерции создаваемые центром массы шатуна, движущимся по сложной траектории, эти силы пытаются раскачать двигатель в поперечной плоскости, частота вибрации от сил инерции второго порядка в два раза превышает частоту вращения коленвала, поэтому ее чаще всего гасят уравновешивающим валом, вращающимся с удвоенной частотой, однако тут возникает момент инерции от самого балансирного вала, который приходится гасить вторым балансирным валом, вращающимся в противоположную сторону. Вообще любые силы можно задушить балансиром, только их придется навешать штук шесть, что вообще никак не выгодно, плюс они съедают часть мощности.

Но помимо сил инерции, есть еще моменты от сил инерции. Это когда под действием сил инерции мотор пытается развернуться вокруг своей оси,  если сила приложена не по центру.

На схеме обозначены направления моментов от сил инерции первого порядка, то есть от поршней.  Как видим, в рядной четверке эти силы взаимоуравновешиваются, как и моменты от сил инерции второго порядка, а вот в оппозите моменты от сил инерции второго порядка остаются свободными, и пытаются развернуть мотор.

В двигателе еще очень много факторов, влияющих на получаемую вибрацию, это и вспышки в цилиндрах, и отталкивание поршня от стенки цилиндра во время рабочего хода, когда мотор пытается и вверх подпрыгнуть и вокруг оси развернуться. Это довольно сложные процессы, и от них в поршневом ДВС никуда не деться.

Ну вроде с волнующими вопросами разобрались, поехали к изначальной теме.

Компоновка CIH хоть и выигрывала у OHV в некоторых моментах, но все-же имела свои недостатки, это и паразитный вес толкателей или гидрокомпенсаторов, и сложность изготовления, требующая внедрения распределительного вала в тело головки блока, и невозможность разнести впуск и выпуск по разные стороны головки, так как с одной стороны вдоль обитал распредвал. Поэтому параллельно CIH стала набирать обороты компоновка OHC Over Head Camshaft, распредвал НАД головкой)

И тут мне бы надо вставить наглядную схему, но дело в том, что компоновка ОНС, это самая резиновая компоновка, у которой есть огромнейшее количество вариаций.

Есть компоновка с рокерами и неподвижными регулировочными опорами, либо гидрокомпенсаторами.

Такая схема использовалась очень широко в различных восьмиклапанных моторах, а любители жигулей сразу увидели в картинке что-то родное) В данной компоновке получилось кардинально снизить вес подвижных частей ГРМ, остался только клапан с тарелкой, да половина рокера. И в производстве такая схема оказалась дешевле и проще, особенно по сравнению с CIH

Распределительный вал в такой компоновке как правило устанавливался в отдельную постель

Которая бутербродом прикручивалась к головке или сквозняком прямо к блоку цилиндров, как на C20NE и его модификациях

С противоположной стороны от клапана, рокер опирался либо на регулировочную опору, либо на гидрокомпенсатор.

Кстати про гидрики. Многие ведь слышали, как стучат мифические гидрики? Сейчас расскажу.

Так получилось, то металлы, да и не только, при нагревании расширяются, тоже самое происходит и с клапаном, его ножка при нагреве удлиняется. Не трудно догадаться, что если зазора в механизме привода клапана не будет,  при нагреве клапан приоткроется. В лучшем случае сильно нарушится герметичность камеры сгорания и мотор заглохнет, в худшем — продолжит работать со сниженной мощностью, так как клапан будет приоткрыт, и не будет плотно прилегать к седлу, в связи с чем быстро перегреется и в итоге прогорит. Для избежания такого сценария в механизме привода клапанов предусмотрен тепловой зазор.

При нагреве, ножка клапана удлиняется, выбирая этот зазор, и плотность прилегания тарелки клапана к седлу не нарушается. Зазор этот везде разный и зависит от конструктивных особенностей мотора. типичными для легковых автомобилей считаются зазоры в 0.15мм для впускных клапанов, и 0.25 для выпускных, но это средняя по палате температура, рекомендуемые зазоры могут гулять очень сильно в обе стороны. Зазор на впускном клапане меньше, так как он гораздо меньше греется. Моторы с такой системой имеют повышенную шумность работы на холодную, так как эти зазоры приводят к соударению элементов привода ГРМ, что и вызывает своеобразный стрекот. Данная конструкция очень надежна, однако требует сравнительно частой регулировки, что не очень-то радует автовладельца

Дабы избавить мотор от назойливых звуков и исключить из регламентных работ по ТО мотора лишнюю процедуру, конструкторы придумали гидравлический компенсатор клапанного зазора, в народе гидрик.

Он представляет собой подпружиненную плунжерную пару, которая под действием пружины раздвигается, засасывая в пространство под плунжером масло, которое не может покинуть это пространство из-за обратного шарикового клапана, таким образом гидрокомпенсатор полностью выбирает клапанный зазор и в то-же время не дает поджать клапан, так как масло медленно просачивается в зазор плунжерной пары и позволяет компенсатору медленно, но складываться при необходимости. Компенсаторов бывает много видов, в зависимости от конструкции мотора, но все они выполняют одну функцию.

Из-за того, что гидрокомпенсатор может складываться при продолжительном на него воздействии, мотор оборудованный ими, может издавать повышенный шум не более пяти секунд при холодном запуске, пока в системе смазки не поднимется давление, и компенсатор не раздвинется до необходимой длины, набрав масла в пару.

И так, к главному.

Компоновок OHC было много, да почти у каждого из вас под капотом ОНС мотор, только производители по разному подошли к такой компоновке. Бывают компоновки не с рокерами, а с коромыслами, некое подобие CIH, только лучше

В такой схеме коромысла со стороны распредвала могут иметь ролики, для снижения трения. Это схема с одним распредвалом, ее к примеру уважает Mitsubishi. SOHC(Single Over Head Camshaft)

Как видим тут очень хорошая схема с одним распредвалом, на котором присутствуют по три кулачка на цилиндр, роликовые коромысла с встроенными в них гидрокомпенсаторами. Мотор имеет по 4 клапана на цилиндр.

Ну и самая популярная схема, это схема с прямым приводом на толкатели клапанов, многие узнают свою

Вазовские переднеприводные восьмиклапанники, тьма фольксвагенов восьмиклапанных выполнена по такой схеме.

Ну и конечно DOHC (Double Over Head Camshaft) С двумя распредвалами.

Эта схема наверно вообще, самая популярная и самая современная. Хотя, постойте, кто это у нас тут возмущается?

V12, DOHC, 4 клапана на цилиндр… Неужто семерка БМВ? Бааа, да это-ж старичок В-2 с танка Т-34! То есть пока бОльшая часть мира сношалась с нижнеклапанными чудовищами и первыми OHV, наши деды давили немчуру на DOHC)) Вот поэтому не поворачивается язык называть то или иное современным, все уже давным давно придумали, просто некоторые решения раньше было нецелесообразно отдавать на массовое использование. Да и бензин еще был слишком хреновым, для внедрения такой компоновки, а вот дизелям — счастье.

Ну, с компоновками разобрались более-менее, теперь к не менее интересному.

Когда речь идет о создании мотора с четкими характеристиками, все хорошо и просто. Например нужен нам мотор с повышенной тяговой характеристикой на низких оборотах. Берем длинноходную компоновку, напяливаем на нее головку с двумя клапанами на цилиндр для экономии, ставим впускной коллектор с патрубками большой длины, и выпускной коллектор схемы 4-2-1 метровой длины для экономии опять-же, и получаем трактор

Или опелевский С20NE, видим пик момента на 3000 обмин. Хорошая тяга с низов. А что будет, если подправить фазы газораспределения, поставить распределительный вал, с более широкими фазами, да еще поставить головку, с 4 клапанами на цилиндр, впускной коллектор с более короткими патрубками, и выпускной коллектор 4-1? Получим мы знаменитый С20ХЕ

Видим, куда уполз крутящий момент, ах на 5000 обмин, и дошел почти до 200Нм, а был 165. Почему так происходит? Потому-то резонанс. Вспоминаем тему про двухтактники и их выхлоп, то как сильно влияет на мощность резонансная характеристика выхлопной системы. Так вот в четырехтактнике все тоже самое, только на впуске. Наша главная задача, как можно больше затолкать воздуха в цилиндр, а при высоких скоростях вращения коленчатого вала, воздух становится похожим на кисель, с инерцией и массой. Во время впуска, когда впускной клапан открыт, во впускном патрубке образуется разряжение, и после закрытия клапана, в патрубок устремляется свежая волна воздуха, фронт высокого давления, и для качественного наполнения, нам надо открыть впускной клапан как раз когда фронт достигнет его тарелки, чтобы воздушная масса не снижая скорости прошла в цилиндр, если не успеем, она отразится от закрытого клапана и пойдет обратно, сильно ухудшив наполнение. Чем длиннее впускной патрубок, тем ниже его резонансная частота, и наоборот, поэтому низкооборотистые моторы имеют большой впускной коллектор, с раннерами большой длины, с низкой резонансной частотой.

Это впускной коллектор ЗМЗ-409, с очень длинными каналами, для улучшения наполнения на низких оборотах.

А на высокооборотистых моторах коллектор вообще практически отсутствует

Вот весь впуск мотоцикла yamaha R1. Вся его суть направлена на высокую пропускную способность и высокую резонансную частоту.

Но с тяговитыми и гоночными моторами понятно, а как-же сделать универсальный мотор, ведь люди хотят чтоб и низы были, и на верхах мотор не кис. Выход есть, и инженеры придумали системы изменения эффективной длины впускного тракта, для изменения его резонансной характеристики. Рассмотрим опять-же на примере опеля, они активно занимались этими делами в свое время. Итак, система Dual RAM, конец 80х

Эта система впуска содержала в себе по сути два впускных тракта, переключаемых заслонкой.

О которой мне придется рассказать в другой части, так как пикабу напомнил о максимальной длине поста, я тут ни при чем, правда) До встречи!

Диагностика неисправности и ремонт системы Common Rail надежно и недорого в СПб

Система регулирует давление топлива с началом процесса впрыска смеси в камеру сгорания. Устройство применяется на легковых, грузовых транспортных средствах. Common Rail представляет собой комплекс узлов целенаправленно выполняющих подачу горючей смеси в камеру сгорания под высоким давлением.

«Этот комплекс состоит из:

  •  Электронного блока управления;
  • ТНВД для нагнетания топлива в рампу;
  • Клапана дозировки смеси и регулятора давления;
  • Форсунок электрогидравлических;
  • Магистральных трубок, соленоидов, рампы;
  • Датчика воздуха, температуры двигателя, положения коленчатого вала;
  • Педали скорости.

Впрыск осуществляется через форсунки под давлением, создаваемом рампой посредством ТНВД. Отличительная особенность комплекса заключается в исполнении многократного впрыска. Устройство с высочайшей точностью изготовления внутренних сопряжений, сочленений узлов. Это накладывает серьезные требования к качеству топлива. В противном случае внутренние поломки, повреждения чреваты техническими, финансовыми последствиями.

Заметки на полях. Аппаратура обеспечивает мягкую, бесшумную работу двигателя, экономичность расхода топлива, низкую степень токсичности выхлопа, выбрасываемого в атмосферу. Надежная динамика, мощность, низкая вибрация, высокий КПД – неполный перечень преимущества Common Reil.

Специалисты СТО о Common Rail: неисправности и ремонт со знанием дела

Неустойчивая работа аппаратуры выражается:

  1. Трудный пуск холодного двигателя после непродолжительного (2-3 часового) простаивания.
  2. Снижение мощности мотора. Проявляется при попытке разогнать автомобиль до
    предельной скорости.
  3. Появление вибрации, перебоя двигателя.
  4. Повышенный уровень шума.
  5. Выхлоп из глушителя отличается белым или темным оттенком, что не является
    характерным показателем.

Заметки на полях. Сие мотивы напрямую привязаны к топливу низкого качества и, как следствие, износу движущихся деталей, узлов агрегата Common Reil, неисправности и ремонт которого мы детально рассмотрим в данной статье. Указанные признаки, приводят к появлению дефектов ТНВД, других насосов подкачки. Выходят из строя датчики, инжекторы, которые контролируют давление топливной магистрали, включая подкачивающие насосы. Аппаратура предусматривает специальный датчик, предназначение которого определять ту или иную поломку форсунки. Это чувствительный узел к посторонним, мельчайшим включениям, часто встречающимся в составе топлива. Они перемещаются вместе с горючим внутри ТНВД, магистрали, засоряя и изнашивая прецизионные сочленения насосов.

Промывка обычно не дает желаемого эффекта, что вынуждает владельца менять насос новым. Нередки случаи поломки подкачивающих помп из-за попадания частичек грязи в сочленения. Часто протекают прокладки, вследствие износа или ослабляются элементы крепления.

Принцип действия Common Rail

Предназначен создавать внутри магистральной трубки – рампы (аккумулятора) равновысокое давление с последующим распределением смеси по цилиндрам.

То есть, из бака посредством вакуумной помпы топливо, проходя подогреватель и фильтр, перекачивается в ПНВД. Трубки на концах оснащены инжекторами. Помпа же располагает регулятором
давления, функция которого возвращать излишнее горючее обратно в бак.
Блок же управления получает от датчика давления (на рампе) информацию и выполняет контрольные функции за качеством впрыска.
Итак, качественная дозировка осуществляется достижением высокого давления в магистрали, показатели которого 2–3 тыс. атмосфер. Причем конструктивная оснастка контура сохраняет ее целостность и надежную подачу смеси в соленоидные клапана, форсунки.

Диагностика и ремонт системы Common Rail

Помимо износа вращающихся, подвижных сочленений контура впрыска, распространенными причинами неисправности являются базовые узлы (ТНВД, форсунки, помпы). Устранение их выполняется после компьютерной диагностики (КД) методом считывания обнаруженных дефектов и параметров процесса впрыска. Подобный комплекс диагностических процедур выдает перечень неисправностей контура.

КД позволяет получить информацию:

  • Повышенный расход горючего.
  • Падение мощности мотора.
  • Плавающие обороты двигателя на холостых режимах.
  • Повышенная токсичность отработанных газов.
  • Остановка машины без причин, трудный пуск машины.

Подвергая дизельный двигатель диагностике, можно получить характеристики технического состояния аппаратуры, включая ТНВД, форсунки, помпы. Достигнуть до 15% экономии топлива, наряду с 35% увеличением мощности двигателя возможно только благодаря давлению и момента впрыска. А эти показатели формируются при проведении стендовых испытаний, непосредственно на сервисных площадках.

Важно! Не подменяйте самостоятельно работу сервисных центров. Выявить неисправности помогут наши механики, обладающие знаниями, опытом реставрирования топливной аппаратуры.
Надобность восстановления форсунок возникает в результате попадания топлива с содержанием воды, что приводит к скорому выходу его из строя. Дефекты этого узла приводят к трудному запуску, влияют на приемистость, дергание при езде. Но зависят эти факторы от марки автомобиля. Ситуация с такими неполадками приводит даже к поломкам поршневой группы.

Устранение неисправности инжектора состоит из 2-х этапной процедуры:

  1. Претворение входной проверки, во время которой фиксируются дефекты. Параллельно определяется объем предстоящего ремонта, детальный список запасных частей, подлежащих замене. Диагностика выявляет стабильность работы при переменных нагрузках холостого хода, а также герметичность уплотнений, соединений.
  2. Разборка инжектора, замена деталей. Цикл работ выполняется в помещении, исключающим запыленность воздуха. Требования предусматривают проведение процедуры ремонта, соблюдая температурный режим, чистоту воздуха с использованием противопыльных установок.

Непреложным требованием остается применение точных стендовых, испытательных приборов, динамометрических ключей (электронных), наборов инструментария. Стендовая обкатка выявляет многочисленные параметры, включая:

  • Объем впрыскиваемого и возвращаемого топлива в бак.
  • Максимальная, средняя нагрузка на холостых оборотах.
  • Сопротивляемость магнитного анкера на разных режимах, момент подачи впрыска,
  • Давление, герметичность и другие.

Квалифицированный ремонт системы Common Rail зависит от наличия высокотехнологичных испытательных стендов, а ремонт отдельных узлов выполняется по тестам зарубежных заводов – изготовителей, с включением:

  1. Диагностики двигателя и схемы работы Common Rail.
  2. Демонтаж – монтаж аппаратуры, включая разборку и очистку форсунок.
  3. Регулировка угла опережения впрыска.
  4. Сопутствующие работы (замена ремкомплекта, других комплектующих деталей).

Эти виды работ, с наличием многочисленных мизерных, по размерам деталей, выполняются на топливных испытательных стендах руками наших автомехаников.

Внимание! Наш сервисный центр располагает современным диагностическим, стендовым оборудованием, набором инструментария. Вкупе с оригинальными запасными деталями и репутацией инженеров, наш сервис гарантирует надежную эксплуатацию авто на многие года.

Форсунки Common Rail. Виды, устройство, принцип действия

Форсунка или инжектор является частью системы впрыска и предназначена для дозированной подачи топлива и образования топливно-воздушной смеси путем распыления в камере сгорания или впускном коллекторе.

На современных двигателях, как бензиновых, так и дизельных устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

По способу осуществления впрыска форсунки делятся на:

  • электромагнитная;
  • электрогидравлическая;
  • пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка

Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в том числе и с системой непосредственного впрыска.

Устройство электромагнитной форсунки

Электромагнитная форсунка работает следующим образом. Электронный блок управления подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Под воздействием электромагнитного поля якорь на пружине и игла втягиваются внутрь, освобождая сопло. При этом происходит впрыск топлива. После прекращения подачи напряжения игла под воздействием пружины возвращается в исходное положение и закрывает сопло.

Электрогидравлическая форсунка

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в том числе оборудованных системой впрыска Common Rail.

Принцип действия электрогидравлической форсунки

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на изменении давления топлива во время впрыска, а также при его прекращении. Благодаря давлению топлива в камере управления на поршень игла прижата к седлу, что исключает впрыск. Из-за малой площади иглы давление на нее меньше, чем на поршень. После срабатывания электромагнитного клапана открывается сливной дроссель. Топливо вытекает в сливную магистраль, снижая при этом давление на поршень. Игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Пьезофорсунка или пьезоэлектрическая форсунка на сегодняшний день является самым совершенным устройством впрыска топлива и устанавливается на дизельные двигатели с системой Common rail. Она срабатывает в четыре раза быстрее электромагнитного клапана, что дает возможность произвести многократный впрыск в течение одного цикла и позволяет точно дозировать топливо. Это ее основные преимущества.

Такого удалось достигнуть благодаря комбинации пьезоэффекта и гидравлического принципа в управлении форсункой. Суть пьезоэффекта заключается в изменении длины пьезокристалла под действием напряжения.

Принцип действия пьезоэлектрической форсунки

Повторимся, что в работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В обесточенном состоянии игла форсунки посажена на седло за счет высокого давления топлива на поршень. При подаче напряжения на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо начинает поступать в сливную магистраль. Давление выше иглы начинает уменьшаться. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью воздействия на пьезоэлемент, а так же давлением топлива в топливной рампе.

Common Rail — DIP Motors

Электронный блок управления авто 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 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 рампой отдельным трубопроводом, 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 рампе 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.

 

Благодаря высокой точности электронного управления и повышенному давлению впрыска, сгорание топлива в моторе происходит с максимальной отдачей. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопа. Common Rail повлёк развитие дизелей, т.к. экологические нормы по токсичности повышаются и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

Common Rail. Устройство и работа системы Common Rail

Поскольку проблемы экологии становятся все более актуальными, число тех, кто задумывается над изобретением способов их решения, увеличилось. Профессионалами активно разрабатываются технологии, которые снижают вредные выбросы в окружающую среду. Уникальную систему подачи топлива, которая является безопасной для внешней среды, разработали представители фирмы BOSCH, инновация получила название Common rail.

Разработчики Common rail использовали инновационной разработки, которые на 15% уменьшили расход топлива, увеличили мощность рабочего мотора до 40%.

Топливо через специальный контур попадает в цилиндры напрямую, а давление при этом является большим. Новая технология включает:

  • плунжерный насос особый;
  • регулятор давления;
  • клапан;
  • форсунки;
  • топливная рампа;
  • топливопроводы.

Каждый компонент отвечает за определенные функции, что в сумме дает слаженную работу. К примеру, плунжерный насос создает давление для подачи горючего, клапан дозирует, подавая его к мотору в необходимом количестве.

Уровень давления активно контролируется регулятором, а топливная рампа удерживает горючее, перед впрыскиванием, регулирует уровень давления, а также передает по заданной программе форсунками топливо. Форсунки отвечают непосредственно за впрыскивание в цилиндры топлива, а топливопроводы отыгрывают соединительную роль, между авто и системой подачи.

Как работает система Common rail

Поскольку технология работает с электронным блоком управления, имеет фильтрационный компонент, два вида форсунок, функциональные особенности каждого из указанных компонентов стоит рассмотреть отдельно.

Электронный блок управления

Электронный блок управления является «мозгоми» Common rail. Этот компонент является автоматизированным. Принимает, обрабатывает данные от множества датчиков, которые распределены по всем узлам. Когда от датчиков поступают сигналы к электронному блоку, он воспринимает их, как рабочие команды, начиная выполнять конкретные функции. Выход из строя этого элемента грозит не только проблемами с подачей топлива, но и неисправностями самого мотора.

Работа системы фильтрации

Чтобы система Common rail работала без сбоев, качество топлива должно быть высоким, чистота безупречной. Именно поэтому, из бака горючее всасывает специальный насос, после чего оно проходит очистку и фильтрацию. Именно после выполнения процесса фильтрации, система отсылает топливо к плунжерному насосу.

Функциональные особенности форсунок двух видов

Форсунки электрогидравлические

Основные характеристики электрогидравлических форсунок:

  • исполнительным элементом выступает клапан электромагнитный;
  • сломанный элемент необходимо менять полностью, поскольку ремонту он не поддается;
Пьезоэлектрические форсунки

Форсунки пьезоэлектрические имеют такой рабочий элемент, как пьезокристалл. Имеет высокий показатель надежности, а также быстродействия. Если элемент ломается, то его нужно заменять полностью.

Немецкая система работает слаженно, прогрессивно, надежно, является простой в плане использования, но требует бережного и внимательного обращения.

Компоненты системы впрыска топлива Common Rail

Компоненты системы впрыска топлива Common Rail

Ханну Яаскеляйнен, Алессандро Феррари

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Компоненты системы впрыска топлива Common Rail включают в себя рампу, насос высокого давления и топливные форсунки.Радиальные, агрегатные и линейные насосы используются в коммерческих системах Common Rail. Конструкции насосов высокого давления развиваются для повышения эффективности системы впрыска топлива и облегчения точного контроля давления в рампе. В системах Common Rail можно использовать несколько типов форсунок, включая электрогидравлические форсунки с сервоуправлением и форсунки прямого действия.

Система трубопроводов и рельс

В современных системах Common Rail размеры трубы подачи форсунки и объем рампы являются критическими параметрами, которые могут повлиять на динамические характеристики системы впрыска.Размер этих компонентов оказывает значительное влияние на критические параметры впрыска топлива, такие как время задержки между многократными впрысками и минимальное количество впрыскиваемого топлива. В связи с более широким использованием многократных впрысков и необходимостью точно контролировать количество впрыскиваемого топлива, начиная примерно с фазы Евро-4, производители стали уделять больше внимания этим, казалось бы, обыденным компонентам.

Рампа представляет собой трубу с толстыми стенками, предназначенную для работы в качестве аккумулятора для предотвращения значительного падения давления при полной скорости заправки за счет создания гидравлической емкости в контуре высокого давления.Объем рельса варьируется от нескольких кубических сантиметров в легковых автомобилях до 60 см 3 в большегрузных автомобилях. В большинстве случаев дозирующий клапан на ТНВД регулирует подачу топлива под высоким давлением в рампу. Давление в рампе можно регулировать до значения, которое зависит от потребностей любого конкретного режима работы двигателя. В некоторых случаях давление в рампе может достигать 300 МПа.

Как и в случае с системами P-L-N, системы Common Rail также подвержены эффектам, связанным с динамикой волн в рампе и топливопроводах.Волны, возникающие при резких изменениях давления в одной части системы, например, при открытии игольчатого клапана впрыска, могут отражаться на жестких концах системы и возвращаться к своим источникам, вызывая нежелательные последствия, такие как снижение давления впрыска и колебания впрыска. количество.

Чтобы лучше контролировать давление на форсунке, некоторые форсунки Common Rail включают в себя дополнительный объем аккумулятора в форсунке.

Эффекты впускной трубы форсунки. Возникновение высокоамплитудных/низкочастотных волн давления во время закачки представляет собой одну из наиболее важных проблем при сокращении времени задержки между несколькими закачками. Уменьшение амплитуды этих колебаний является важной задачей разработчиков систем впрыска топлива. Значительного ослабления колебаний давления можно добиться подбором соответствующих размеров впускного патрубка форсунки [2977] [2193] .

Энергия, накопленная в волнах давления, вызванных событиями впрыска с той же продолжительностью впрыска и давлением в рампе, остается почти постоянной при изменении геометрических параметров питающих трубок форсунок.Следовательно, из-за того, что энергия, запасенная в синусоидальной волне давления, увеличивается пропорционально квадрату ее амплитуды и частоты, модификации гидравлической схемы, приводящие к увеличению амплитуды колебаний давления, должны приводить к уменьшению частоты и наоборот [2978] .

Поскольку частота волн давления строго связана с геометрическими особенностями контура высокого давления, основное внимание уделяется проектированию контура, чтобы максимизировать частоту волн.Физическое моделирование систематически показывает, что эта частота увеличивается с удлинением входного патрубка форсунки, то есть отношением длины к внутреннему диаметру, и это подтверждается экспериментами. Модулирование колебаний волны давления таким образом считается стратегией активного демпфирования.

В качестве альтернативы можно использовать отверстия на рейке с трубными соединениями или внутри форсунки. Это считается пассивной демпфирующей стратегией. Для определенной продолжительности впрыска и давления в рампе дроссельная заслонка обычно уменьшает количество впрыскиваемого топлива по сравнению с гидравлической схемой без дроссельной заслонки.Относительное снижение варьируется, но обычно составляет менее 10%. Отверстие также снизит гидравлическую эффективность системы впрыска.

Рельсовые объемные эффекты. Аккумулятор относительно большого объема традиционно считался основой для демпфирования колебаний давления, вызванных топливными импульсами, подаваемыми насосом, и циклами впрыска топлива в системах Common Rail. Однако исследования с системой впрыска топлива для легковых автомобилей показали, что постепенное уменьшение объема аккумулятора с 20 до 3 см3 не влияет на амплитуду этих колебаний давления и оказывает незначительное негативное влияние на работу форсунки [2978] [ 2979] .Способность системы контролировать высокое давление в этих исследованиях была результатом синергетического действия как гидравлической емкости системы высокого давления, так и устройства контроля давления. Хотя рабочий цикл либо клапана регулирования давления (PCV), либо клапана дозирования топлива на входе в насос (FMV) зависел от размера рампы, система управления высоким давлением была способна поддерживать уровень давления достаточно близким к номинальному значению. для исследуемого диапазона объемов аккумуляторов. Этот вывод был применен к конструкции систем Common Rail нового поколения для легковых автомобилей, в которых используются рельсы меньшего объема, чем в прошлом.

Этот вывод также открывает двери для возможности полного удаления рейки из контура высокого давления. На самом деле такая системная концепция, именуемая Common Feeding, была разработана [2979] . В нем используется небольшой объем гидроаккумулятора, встроенный в насос, который затем подключается непосредственно к линиям подачи форсунок, рис. 1. Датчик давления, PCV и FMV также встроены в насос. Полученная система впрыска имеет низкую гидравлическую инерцию, что обеспечивает быструю динамическую реакцию во время переходных процессов и снижает производственные затраты.Кроме того, эта система соответствует требованиям легкой установки на двигатель. Несмотря на то, что в поведении системы есть заметные отличия от системы Common Rail, их можно учесть при проектировании и калибровке. Некоторые из отличий включают больший перепад давления и вариации частоты свободных волн давления в контуре высокого давления. Для пилотного основного впрыска требуются отверстия на выходе из аккумулятора, чтобы гасить волны давления, вызванные пилотным впрыском, и минимизировать его влияние на количество основного впрыска.Первые коммерческие приложения были нацелены на китайский рынок [4556] .

Рисунок 1 . Насос Common Rail высокого давления с аккумулятором объемом 10 см 3

Следует отметить, что в контуре высокого давления требуется минимальный объем накопления, чтобы избежать чрезмерного снижения уровня давления во время закачки. Эффективный контроль давления в контуре высокого давления также требует минимального объема для обеспечения стабильности системы регулирования давления.Минимальный объем для этих функций примерно на порядок ниже стандартного объема рельса [2979] .

###

Купить Бета-прибор для тестирования дизельных электрических форсунок Common Rail — 960AVE — 009600245

Платежная информация

Оплата через 30 дней

Сделайте покупку сегодня, чтобы попробовать перед покупкой. Платите только за то, что оставляете. Оплата до 30 дней позже. Нет интереса. Нет сборов. Никакого влияния на ваш кредитный рейтинг.

Оплата после доставки позволяет попробовать товар перед покупкой и является самым простым способом совершения покупок в Интернете.

  • Завершите оплату в полном объеме после покупки без дополнительных затрат.
  • Отчет возвращается непосредственно в нашем приложении и платит только за те предметы, которые вы оставляете себе.
  • Несвоевременная оплата может повлиять на вашу способность использовать Klarna в будущем.
  • Агентства по взысканию долгов используются в качестве крайней меры

Вы должны быть старше 18 лет и проживать в Великобритании, чтобы иметь право на это кредитное предложение.Условия оплаты позже

Оплата в 3 беспроцентных платежа

Разделите стоимость покупки на 3 беспроцентных платежа. Первый платеж производится в момент покупки, остальные платежи назначаются автоматически каждые 30 дней. Без процентов и комиссий. Выберите опцию Klarna и введите данные своей дебетовой или кредитной карты. Чтобы проверить ваше право на получение кредита, Klarna выполнит мягкий поиск в агентстве кредитных историй. Это не повлияет на ваш кредитный рейтинг.

Без процентов. Нет сборов. Никакого влияния на ваш кредитный рейтинг.

  • Новый способ оплаты, альтернатива кредитной карте.
  • 3 платежа в рассрочку позволяют совершать покупки без процентов и скрытых комиссий.
  • Несвоевременная оплата может повлиять на вашу способность использовать Klarna в будущем.
  • Коллекторские агентства используются в крайнем случае.

Вы должны быть старше 18 лет и проживать в Великобритании, чтобы иметь право на это кредитное предложение.Оплата в 3 Условия

Demon Tweeks выступает в качестве представителя, а не кредитора нерегулируемых кредитных продуктов, предоставляемых Klarna Bank AB (publ). Кредит доступен только для постоянных жителей Великобритании в возрасте 18+, в зависимости от статуса, применяются Положения и условия.

Обратите внимание, что оплата в течение 30 дней и оплата в 3 платежа не регулируется FCA. Заимствование сверх ваших средств может серьезно повлиять на ваше финансовое положение, убедитесь, что вы можете позволить себе своевременно погашать кредит к установленному сроку.

Пожалуйста, тратьте ответственно. Заимствование больше, чем вы можете себе позволить, может серьезно повлиять на ваше финансовое положение. Убедитесь, что вы можете позволить себе ежемесячные выплаты вовремя.

Проверка пьезофорсунок Common Rail


Классический (старый) метод испытаний


Самый популярный метод измерения расхода форсунки Common Rail состоит в том, чтобы собрать в градуированном стакане количество жидкости, поступившей в течение известного количество инъекций и сравнить этот объем с градуировкой контейнера.

Метод теста Deteq


Альтернативой, способной обеспечить более высокое разрешение, является разделение потока по двум его фундаментальным физическим параметрам: то есть

— временной интервал между открытием и закрытием форсунки (время впрыска).

— перепад давления во время впрыска

 

Для управления пьезоэлектрическим приводом требуется дополнительный модуль CRP к блоку TC38.

Тест 1: Минимальное давление

Активирован цикл автоматического срабатывания, легко найти минимальное давление, при котором допускается вибрация.

Тест 2: вибрация

Активирован цикл автоматического срабатывания, легко найти минимальное давление, при котором допускается вибрация

Тест 3: возврат постепенно, в зависимости от доходности.

Тест 4: Утечка через сиденье

При известном допустимом времени утечки любое меньшее значение указывает на слишком большую утечку через спину.

Форсунка слева имеет приемлемый объем обратки; другой справа имеет дополнительную внутреннюю утечку.

Тест 5: Задержка открытия


Задержка открытия — это время для преобразования электрической команды в механическое движение

Время впрыска — это время, прошедшее между открытием и закрытием форсунки.

Необходимо определить расход.


Слева инжектор, распыляющий точно по времени, справа инжектор, реагирующий с задержкой.

Для каждой вибрации при постоянном давлении DIT31 рассчитывает разницу между уровнем давления при открытии и закрытии форсунки.

Этот параметр вместе со временем впрыска определяет количество впрыскиваемой жидкости.

Слева инжектор вводит правильное количество. Форсунка в центре имеет по крайней мере одно из сопловых отверстий с уменьшенным диаметром из-за грязи или окиси, в то время как сопловые отверстия форсунки справа расширены из-за износа.

Управление электромагнитным приводом делегировано внешнему блоку TC38, который после синхронизации с DIT31 генерирует команду возбуждения с помощью смарт-карт.

Для управления пьезоактюатором необходимо добавить модуль CRP к внешнему блоку TC38.


Методы подключения и проверки остаются неизменными, в отличие от проверки электромагнитных форсунок Common Rail.

Этот компонент является обновлением.

PiezoDevice 87.20.116 — это специальное устройство, предназначенное для использования на существующем испытательном стенде DIT31 для дизельных форсунок.


Устройство было разработано для решения конкретной ситуации, возникающей при тестировании пьезоэлектрических форсунок Common&#xD, так как пьезопривод должен быть смазан перед подачей питания.Напротив, пьезопривод может быть поврежден

Патенты и патентные заявки на систему Common Rail (класс 123/456)

Номер патента: 10746096

Abstract: V-образный 4-тактный двигатель внутреннего сгорания, имеющий 20 цилиндров, имеющих правое или левое направление вращения, содержащий коленчатый вал с гасителем крутильных колебаний и маховик, расположенный на коленчатом валу, при этом коленчатый вал имеет образующие кривошипные ходы кривошипная звезда, при этом в каждом случае поршневые штоки двух цилиндров V-образного сегмента соединены с одним и тем же кривошипом, при этом кривошипно-шатунные ходы от С1 до С10 имеют одну из следующих угловых последовательностей в направлении вращения двигателя если смотреть со стороны маховика, с ходами кривошипа, пронумерованными от C1 до C10, при запуске со стороны маховика: (i) C1-C9-C4-C6-C3-C10-C2-C7-C5-C8, (ii) C1-C8-C5-C7-C2-C10-C3-C6-C4-C9, (iii) C1-C9-C5-C7-C3-C10-C2-C6-C4-C8, (iv) C1 -C9-C7-C3-C6-C10-C2-C4-C8-C5, (v) C1-C7-C5-C8-C2-C10-C4-C6-C3-C9, (vi) C1-C9-C7 -C3-C5-C10-C2-C4-C8-C6, (vii) C1-C6-C8-C4-C2-C10-C5-C3-C7-C9, (viii) C1-C5-C8-C4-C2 -C10-C6-C3-C7-C9, (ix) C1-C8-C4-C6-C2-C10 -С3-С7-С5-С9.

Тип: Грант

Подано: 19 января 2018 г.

Дата патента: 18 августа 2020 г.

Правопреемник: КОМПОНЕНТЫ LIBBHERR COLMAR SAS

Изобретатели: Бешир Мокдад, Кристоф Хеннингер

Устройство для тестирования общего рельса, тестер инжектора CRDI, экземпляр CRDI, тестирующая стенда Emotal Rail, Studio Scistrate, Common Rail Test Skest, कॉमन रेल इंजेक्टर टेस्टर, कॉमन रेल इंजेक्टर परीक्षक в городе Джордж, Ченнай, Южное оборудование Private Limited


О компании

Год основания2006

Юридический статус фирмы Limited Company (Ltd./Pvt.Ltd.)

Характер деятельности Производитель

Количество сотрудников от 11 до 25 человек

Член IndiaMART с ноября 2004 г.

GST33AALCS1365A1ZQ

Код импорта-экспорта (IEC) Обладая 35-летним опытом, мы можем поставлять высококачественный ассортимент ручных инструментов , динамометрических инструментов, динамометрических ключей, множителей крутящего момента .Помимо этого мы также предлагаем пневматические инструменты, искробезопасные инструменты, промышленные инструменты, подъемные устройства и приспособления, высокопрочные крепежные детали, точные измерительные приборы, электроинструменты, авиационные инструменты. Мы являемся единственной компанией, которая предоставляет услуги по ремонту, обслуживанию и калибровке всех изделий из нашего ассортимента.
Наш ассортимент закупается у известных брендов, таких как:

  • Бета-версия — Авторизованный дистрибьютор. Единственная компания, импортирующая 40000 ручных инструментов в Индию.
  • Stahlwille — дистрибьютор динамометрических инструментов и динамометрических ключей Stahlwille
  • Tohnichi — дистрибьютор динамометрического ключа Tohnichi
  • Norbar — Дистрибьютор динамометрического ключа Norbar
  • Taparia — Дистрибьютор в Индии
  • Britool — Дистрибьютор полного ассортимента динамометрических ключей Britool
  • Stanley — Дистрибьютор в Индии
  • Bahco — Дистрибьютор в Индии
  • Snap-On — Дистрибьютор в Индии
  • Toptul — Дистрибьютор в Индии
  • TorkOscar — Дистрибьютор в Индии

Это хорошо известные бренды, и благодаря нашим прозрачным деловым усилиям мы стали единственными дистрибьюторами в Индии.
Специфика бизнеса:
Базируется в: Ченнаи, Тамил Наду (Индия)
Тип бизнеса: Экспортер, импортер и торговый посредник
Способы оплаты: Наличные / DD / RTGS / NEFT

Система прямого впрыска Common Rail

Система

CRDI включает в себя блок управления двигателем, топливные форсунки, насосы высокого давления и различные датчики.

Насос с приводом от распределительного вала подает топливо под высоким давлением ко всем форсункам. Этот уровень давления контролируется ECU в зависимости от рабочей скорости/мощности. Каждая форсунка имеет электромагнитный клапан для точного контроля начала и продолжительности впрыска топлива. ЭБУ управляет этими параметрами в зависимости от условий работы, таких как скорость, мощность, нагрузка, давление наддува, температура охлаждающей жидкости и т. д. Эта непрерывная оптимизация на основе различных условий работы выполняется для снижения расхода топлива и одновременного сокращения выбросов.В системе механического впрыска топлива невозможно независимо контролировать начало и продолжительность впрыска для различных рабочих скоростей/мощностей.

Независимое управление форсунками дает дополнительные преимущества, недоступные системе механического впрыска. Пропуск цилиндров, при котором только в некоторые цилиндры будет впрыскиваться топливо с более низкими ступенями / мощностью, чтобы сгорание топлива было более эффективным и, следовательно, снижалось потребление топлива. Многократный впрыск (например, предварительный, основной и дополнительный впрыск) снижает вредные выбросы, такие как NOx.

Команды Notch от компьютера локомотива принимаются ЭБУ и преобразуются в требуемую команду частоты вращения двигателя. Измеряются фактическая частота вращения двигателя и угол поворота коленчатого вала. Точно настроенный ПИД-регулятор обеспечивает достижение желаемой скорости за счет управления впрыском топлива.

CRDI (прямой впрыск Common Rail)

Поставка включает форсунки, насосы, ECU (блок управления двигателем), датчики и соединительные кабели Разработка интерфейса с системой управления автомобилем

Персонализация

  • Топливные форсунки, предназначенные для установки на головку блока цилиндров существующего двигателя для модернизации и в качестве интегральной конструкции для новых двигателей
  • Гибкость конструкции учитывает количество цилиндров, расположение цилиндров, частоту вращения и мощность двигателя, давление впрыска и т. д.
  • Настраиваемые параметры для адаптации к различным моделям двигателей

Насос высокого давления

Топливные форсунки

Инструменты Common Rail — Diesel Levante Srl

Технология форсунок CR становится все более сложной в тонком балансе между электроникой и механикой, где «кодирование» играет доминирующую и последнюю роль в процессе ремонта и регенерации.

Rabotti предлагает ряд электронных аксессуаров, удобных и доступных по цене, для помощи операторам по ремонту дизельных двигателей: CODER для Delphi C3i с 20 символами, QR CODER для Denso с 16, 22, 24 и 30 символами, а с сегодняшнего дня, также IIC CODER для форсунок Siemens.

IMA CODER дает возможность кодировать форсунки Bosch (6, 7, 8 и 9 символов) на всех симуляторах Common Rail со спецификациями OEM при проверке форсунок.

Устройство поставляется с программным интерфейсом разработки Rabotti, оно простое в использовании и позволяет немедленно генерировать новые коды для ECU. Он позволяет получить доступ к самой распространенной технологии кодирования, интегрируясь с уже имеющимся в мастерской оборудованием.

Современный мастер по ремонту дизельных двигателей не может пренебречь помощью этого устройства, необходимого для ремонта форсунок. Электрические испытания магнитных и пьезоприводов и считывание характеристических значений позволяют провести правильную и надежную регенерацию форсунок CR.

Обширная мультибрендовая база данных Bosch, Denso, Delphi и Siemens обеспечивает исключительную универсальность в использовании. Оборудование, которое дополняет набор, состоит из притирочной машины, пресс-машины и микроскопа.

SIGMA — это электронное устройство, сочетающее в себе точность высокопроизводительного тестера с превосходной эргономикой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.