Принцип работы форсунки common rail: Форсунки Common Rail.

Содержание

форсунки common rail

Форсунки common rail, которые начали устанавливаться на дизельные иномарки ещё с 90-х годов прошлого века, заменили со временем более простые механические дизельные форсунки, срабатываемые от давления топлива. И сейчас под капотом почти любой дизельной иномарки (кроме более старых машин) установлены форсунки такого типа. В этой статье будет подробно описан принцип работы и устройство современных дизельных форсунок системы common rail, какие они бывают и другие нюансы.

Для начала следует сказать, что инженеры многих автомобильных держав ещё в 70 годах начали разрабатывать форсунки подобного типа, причём довольно успешные работы проводились и в Советском Союзе. Но первые промышленные образцы, которые удалось поставить на поток примерно в 1997 году, удалось разработать фирме «Robert Bosch», причём совместно с фирмами GmbH, Elasis и Fiat.

Если быть точным, то форсунки для дизелей с системой common rail бывают двух основных типов: электро-гидравлические и пьезо-электрические. Оба типа применяются на современных дизелях и оба типа форсунок будут подробно описаны ниже.

Устройство и принцип работы форсунки common rail.

Устройство электро-гидравлической форсунки показано на рисунке 1. Из топливной рампы (рейки) дизельное топливо поступает по трубопроводу высокого давления в форсунку через входной штуцер 4. Затем через канал 10 и жиклер 7 топливо поступает в так называемую камеру гидро-управления 8. Эта камера соединяется с линией обратки через жиклер 6, который открывается и закрывается с помощью селеноидного электро-клапана.

Рис. 1 — электро- гидравлическая форсунка . А — форсунка закрыта, Б — форсунка открыта (впрыск). 1 — сливной канал обратки, 2 — клемма (электроразъём), 3 — электромагнитный клапан (селеноид), 4 — впускной канал (штуцер трубопровода высокого давления), 5 — шариковый клапан, 6 — жиклер, 7 — жиклер впускного канала, 8 — гидрокамера, 9 — плунжер, 10 — топливный канал, 11 — запорная игла форсунки.

Если жиклер 6 перекрыт, то силы давления топлива, которые воздействуют на управляющий плунжер 9, гораздо больше силы давления, приложенного к конусу в средней части запорной иглы 11 (давление давит на иглу снизу, и стремиться приподнять её, но это давление пока меньше давления, воздействующего сверху на плунжер 9 и иглу 11). От этого запорный конус иглы достаточно плотно прижат к своему седлу и надёжно перекрывает поступление топлива, находящегося под большим давлением, в камеру сгорания двигателя.

Но когда подаётся электро-сигнал на управляющий селеноид электроклапана, жиклер 6 тут же открывается, при этом давление в камере гидро-управления мгновенно снижается и сила давления топлива, давящая на плунжер 9 сверху тоже снижается. И теперь сила давления, действующая на плунжер 9 сверху, становится меньше, чем сила давления топлива, воздействующего на запорную иглу снизу.

При этом сила давления, действующего на запорную иглу снизу, ещё и преодолевает сопротивление пружины, указанной красной стрелкой на рисунке 1 а. А значит в этот момент конус иглы отделяется от своего седла и топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя.

Описанное выше воздействие на запорную иглу форсунки, с помощью разности давления (так называемая мультипликаторная система, работающая с помощью управляющей дозы топлива), позволяет мгновенно воздействовать на иглу, очень быстро отрывая конус иглы от её седла, для возникновения впрыска топлива, что невозможно было бы сделать с помощью прямого воздействия электрического клапана на иглу (селеноид электроклапана срабатывает гораздо медленнее).

При этом так называемая управляющая доза топлива, с помощью которой игла открывается мгновенно, не впрыскивается в камеру сгорания, а направляется обратно, через жиклер 6 гидро-управляющей камеры в трубопровод обратки (указан белой стрелкой) и далее в топливный бак.

Теперь немного опишу работу форсунки common rail в процессе четырёх этапов её работы.

Исходное состояние, когда форсунка закрыта с приложенным высоким давлением от рампы — это первый этап работы.
Затем второй этап, когда форсунка открывается и происходит начало впрыска.
Третий этап, когда форсунка полностью открыта (запорная игла приподнята над отверстиями распылителя).
Ну и четвёртый этап, когда конус запорной иглы садится на своё место в седле и игла перекрывает отверстия распылителя, то есть форсунка закрывается (конец впрыска).
Эти четыре рабочих этапа являются результатом действия сил давления, приложенных к внутренним деталям форсунки.

А теперь все эти 4 этапа поподробнее, в процессе работы форсунки:

При исходном состоянии форсунка закрыта (смотрите рисунок А), то есть её запорный конус плотно прижат к своему седлу ещё и с помощью пружины и перекрывает поток топлива в камеру сгорания (разумеется впрыск невозможен). При этом дизельное топливо из топливной рампы по трубопроводу высокого давления при давлении примерно не менее 300 кг/см² поступает через входной штуцер 4 и полость указанную чёрной стрелкой во внутрь форсунки.

В определённый нужный момент впрыска топлива, от ЭБУ на селеноид 3 поступает импульс напряжения, при этом электро-магнитный клапан открывается (см. рисунок Б), шарик 5 тоже приподнимается над выходным отверстием и открывает выход топливу, ну и топливо начинает стравливаться в обратку (по белой стрелке на рисунке).

От этого давление топлива в управляющей камере снижается, а давление топлива, давящее на иглу снизу увеличивается и преодолевая усилие пружины, давление приподнимает иглу, отрывая её конус от седла распылителя и открывая распыляющее отверстие распылителя для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя, под давлением, практически равным давлению в топливной рейке (рампе).

Как только ЭБУ отключит управляющее напряжение от клеммы 2 селеноида электро-клапана, он тут же закрывается и давление в камере управления тут же увеличивается, от давления создаваемого в рампе и поступающего по трубопроводу высокого давления в форсунку, и опять создаётся внутреннее давление, давящее на плунжер 9 сверху через жиклер 7.

И соответственно плунжер давит на иглу сверху, и совместно с пружиной плотно прижимает запорный конус иглы к своему седлу, перекрывая отверстие распылителя. И далее всё повторяется, когда ЭБУ опять в нужный момент подаст управляющее напряжение (импульс) на клемму 2 селеноида электро-клапана форсунки. Если внутреннее давление внутри форсунки отсутствует, то игла запирает отверстие распылителя только от воздействия запорной пружины (указана красной стрелкой на рисунке).

Ремонт и доступность запчастей для электро-гидравлических форсунок гораздо проще, чем ремонт пьезо-форсунок, которые будут описаны ниже. И технические возможности многих специализированных центров в крупных городах, позволяют восстановить практически все электро-гидравлические форсунки от известной фирмы «Bosch», чуть сложнее с запчастями для фирмы «Delphi» (новые корпуса форсунок, наконечники, запорные клапаны, катушки селеноидов порой очень трудно найти для этой фирмы, но в крупных городах или через интернет сейчас уже всё возможно).

Ну, а оригинальные запчасти для форсунок японской фирмы «Denso»найти нереально (хотя постепенно интернет налаживает ситуацию), ну разве что подделки от какой то азиатской фирмы. Сколько проработают такие запчасти неизвестно. Стоимость ремонта естественно зависит от региона, где находится СТО, а так же от количества заменяемых деталей, ну и от производителя этих деталей и самой форсунки. И разумеется, чем больше изношенных деталей заменено, тем дороже ремонт форсунки, поэтому точную цифру не берусь озвучивать.

Потолок ремонта бошевских форсунок составляет примерно сто пятьдесят $, а максимальная стоимость ремонта форсунок «Denso» или «Delphi обойдётся примерно на сотню $ дороже (на «Denso» в большинстве случаев будут установлены неоригинальные запчасти).

Надеюсь устройство и принцип работы электро-гидравлической форсунки common rail понятно новичкам, и ниже будет описан второй тип форсунки, которая называется пьезо-электрической.

Устройство пьезо-электрической форсунки показано на рисунке 2. Пьезо-форсунки сейчас являются более совершенными форсунками современных дизельных автомобилей с системой common rail. Причём пьезоэффект заключается в изменении длины пьезокристалла, под действием напряжения, поступающего из блока управления.

Форсунка пьезо-гидравлическая 1 — игла форсунки, 2 — уплотнение, 3 — пружина иглы, 4 — блок дросселей, 5 — переключающий клапан, 6 — пружина клапана, 7 -поршень клапана, 8 — поршень толкателя, 9 — пьезоэлемент, 10 — сливной канал, 11 — сетчатый фильтр 12 — электрический разъем, 13 — нагнетательный канал.

И пьезоэлемент таких форсунок срабатывает примерно в четыре раза быстрее, чем электромагнитный клапан вышеописанных электро-гидравлических форсунок. Это основное преимущество даёт возможность осуществлять многократный впрыск топлива за один цикл работы форсунки и это позволяет более точно дозировать порцию впрыскиваемого в камеру сгорания топлива.

Но принцип работы у пьезо-форсунки также основан на гидравлической системе, то есть от действия стравливания и уменьшения давления топлива над запорной иглой, но об этом подробнее ниже. Когда на клемму 12 пьезо-форсунки не подаётся электрическое напряжение, запорная игла своим конусом перекрывает отверстия распылителя за счёт высокого давления топлива, воздействующего на поршень (а так же от воздействия запорной пружины 3, которая давит на иглу даже когда нет давления топлива в системе).

Когда необходимо произвести впрыск топлива, в нужный момент от ЭБУ на клемму 12 пьезоэлемента 9 подаётся напряжение, от которого увеличивается длина пьезокристала и он начинает давить на поршень толкателя 8, а тот в свою очередь давит и открывает переключающий клапан 5, и через этот уже открытый клапан, дизельное топливо начинает поступать в топливо-провод обратки (сливного канала 10).

При этом давление топлива, давящее сверху на запорную иглу 1 ощутимо снижается, и от этого давление топлива, давящее на иглу снизу, уже способно приподнять иглу и открыть отверстия распылителя для осуществления впрыска. Причём количество впрыскиваемого в камеру сгорания дизельного топлива зависит от длительности воздействия напряжения на пьезоэлемент форсунки (длительность определяется ЭБУ), а также зависит от созданного давления в топливной рейке (рампе) топливной системы современного дизеля.

Плюсы пьезо-форсунок были описаны выше, а основной их минус это то, что полноценный их ремонт нереален (особенно форсунок от фирм «Denso», «Bosch» и фирмы «Delphi»). С электро-гидравлическими форсунками этих фирм и с запчастями для них гораздо проще, чем с пьезо-форсунками. Чуть проще с запчастями для некоторых пьезо-форсунок от фирмы Siemens (сейчас Continental).

Можно конечно частично восстановить их работоспособность и устранить последствия нашего ужасного топлива, сняв наконечники и промыв их на ульразвуковом стенде. Ну и затем проверить работу форсунок на специальном диагностическом стенде, если отвезти их в какой нибудь специализированный центр.

Мы рассмотрели оба типа форсунок common rail, их устройство и принцип работы, а также основные плюсы и минусы форсунок каждого типа. И теперь перейдём более подробно к их производителям, которые немного были описаны выше.

Производители форсунок common rail и их ремонтопригодность.

Bosch, Delphi, Continental (бывший Siemens) и Denso — четвёрка мировых производителей форсунок для современных дизелей с системой common rail.

Всем известный Bosch является пионером производства форсунок ещё со времён первых дизельных двигателей и аппаратуры к ним и несомненно является лидером в этой области, в том числе и в производстве самых современных форсунок common rail.

К тому же с ремонтом электро-гидравлических форсунок этой знаменитой фирмы способны справиться практически все СТО, да и с запчастями проблем нет. А вот пьезо-электрические форсунки этой фирмы в большинстве случаев неремонтопригодны (ну только лишь восстановить ультразвуком их наконечники, как было описано выше, способны проработать примерно 200 тысяч, а новые можно найти примерно за 300$).

Разобрать и восстановить работоспособность электро-гидравлической бошевской форсунки для грамотного специалиста проблем не составляет (если хотите стать таким и зарабатывать приличные деньги, то кликайте на баннер под этой статьёй), а переборка и проверка форсунок на диагностическом стенде может потребоваться после двухсот тысяч км пробега, при более менее нормальном топливе. А на качественном европейском топливе бошевские форсунки способны проработать до 500 тысяч км. Стоимость ремонта, как было сказано выше, в пределах 150$.

Японская корпорация Denso производит самые качественные форсунки common rail. К тому же нехватка запасных частей для форсунок этой японской фирмы постепенно уходит в прошлое и в крупных городах уже можно купить практически все нужные запчасти. Ремонт и проверка на диагностическом стенде в специализированном центре может обойтись примерно в 150$, но ведь это дешевле, чем покупать новую форсунку за 400 — 450$ (может быть и дороже у некоторых «дилеров» где нибудь в глубинке).

Что касается восстановления пьезо-электрических форсунок фирмы Denso, то они как и бошевские неразборные и ремонту не подлежат. Но пьезо-электрические форсунки этой фирмы достаточно надёжные (способны проработать до 500 тысяч на европейском топливе и до 200 тысяч на нашем), и применяются они как правило на некоторых престижных автомобилях, таких как Лексус (ну и на некоторых джипах Таёта).

Ну а если возникнет необходимость заменить пьезоэлектрические форсунки на вашей машине (например после определённого пробега) то придётся потратиться на 2000 зелёных денег, так как цена новой форсунки примерно 500$. Ну а если ваш дизельный двигатель имеет не 4 цилиндра, а больше (например если под капотом вашей машины живёт шести, или восьми цилиндровый V-твин, то придётся потратиться в два раза больше. Поэтому если надумаете покупать себе машину с многоцилиндровым двигателем, то приобретайте дизельную иномарку с электрогидравлическими форсунками, ремонт которых обойдётся гораздо дешевле (примерно 150$ за шт).

Производитель форсунок фирма Delphi так же выпускает качественные изделия, но форсунки этой фирмы как правило более чувствительны к качеству дизельного топлива и поэтому их ресурс на нашем топливе меньше, чем у форсунок того же Боша (примерно 150 тыс.км.).

Ну а что касается стоимости ремонта, то восстановление и проверка на стенде электро-гидравлической форсунки этой фирмы обойдётся чуть дороже, чем ремонт форсунок вышеописанных фирм, примерно 200$ (из-за необходимости прошивки кода, при замене нового распылителя).

Но разумеется цена может быть и другой, в зависимости от региона и крутизны СТО. Однако сейчас возможно найти новую форсунку примерно за 250 — 270$, а значит для многих гаражных мастеров есть смысл купить и установить новую форсунку, чем заморачиваться с ремонтом бэушной форсункой этой фирмы.

Что касается пьезоэлектрических форсунок этой фирмы, то распространены они мало (появились на некоторых Мерседесах, например Mерседес E250 CDI), но при их дебюте в 2009 году из-за них часто появлялись перебои в работе дизеля и в последствии они были усовершенствованы. Насчёт ремонтопригодности пьезо-форсунок этой фирмы, впрочем как и других фирм, говорить не приходится в виду их не разборной конструкции. Немного продлить ресурс поможет очистка распылителей в ультразвуковом стенде.

Производитель форсунок Continental (бывший Siemens), так же производит достаточно долговечные форсунки (пробег достигает 200 тысяч, а на европейском топливе разумеется ещё больше), как электрогидравлические, так и пьезоэлектрические.

Даже электрогидравлические форсунки этой фирмы ещё совсем недавно считалось нереально восстановить, из-за недостатка запасных частей, но сейчас ситуация гораздо проще, к тому же этому способствует развитие интернет магазинов. И многие специализированные центры сейчас уже берутся за ремонт электрогидравлических форсунок этой фирмы (стоимость примерно 200$). А новая форсунка обойдётся примерно в 300 — 350$. Что касается пьезо-форсунок этой фирмы, то они как были, так и остаются неремонтопригодны.

Ну и напоследок несколько советов новичкам, точнее несколько причин, которые подтвердят вам, что форсунки вашего автомобиля требуют грамотной мастерской с диагностическим стендом в специализированном сервисе.

Первая причина для переборки форсунок — это трудный запуск дизельного двигателя — почему не заводится машина можно уточнить вот в этой статье (разумеется трудный запуск может быть и по другим причинам, особенно при похолодании и подробнее об этом читаем вот здесь).
Повышенный расход топлива двигателем.
Чёрный дым (о диагностике мотора по цвету выхлопа читаем вот тут).
Потеря мощности двигателем (ещё о других причинах потери мощности читаем вот здесь).
Работа двигателя с перебоями.
Троит дизельный двигатель (при выходе из строя одной форсунки).
Перегрев дизельного двигателя.

Разумеется перечисленные выше причины могут быть не только из-за неисправных форсунок, но и из-за неисправностей в ТНВД (о его диагностике и ремонте читаем вот здесь), или от неисправностей регулятора давления топлива, или из-за выхода из строя какого то датчика, который должен был подавать информацию на электронный блок управления.

Нюансов сбоев в работе современного дизеля может быть несколько, и тут в пределах одной статьи всё описать невозможно. Потребуется диагностика двигателя, ну а кто хочет стать грамотным и высокооплачиваемым диагностом современных дизелей common rail, советую изучить полезный видеокурс, кликнув на баннер под этой статьёй.

Если же выяснится, что проблема именно в какой то форсунке, то следует её демонтировать с двигателя, затем проверить её работу на стенде. Ну а дальше потребуется разборка элементов форсунки, деффектовка деталей, замена негодных деталей и промывка годных, затем потребуется сборка и регулировка форсунки и измерение её параметров работы. Ну и для некоторых форсунок (например фирмы Delphi) потребуется перепрошивка кода в зависимости от установленного экземпляра).

Подробно о ремонте форсунок обычного типа я уже писал вот тут, но о ремонте форсунок common rail как нибудь по возможности напишу. Ну и напоследок ещё несколько советов новичкам: при установке отремонтированных форсунок на свой двигатель, обязательно замените их уплотняющие медные шайбы новыми (об этом я уже писал в статье про ремонт обычных форсунок, и как демонтировать форсунки тоже), а так же следует обязательно заменить все топливные фильтры, и обязательно промойте фильтр грубой очистки в топливном баке, и сам бак тоже. Ну и не помешает промыть все топливопроводы.

Также не помешает промывка топливной системы от продуктов износа деталей ТНВД (от мелкой металлической пыли, которая постепенно образуется в процессе работы деталей насоса, особенно от кулачкового привода плунжера).

Вот вроде бы и всё, если что то вспомню, то обязательно допишу. Надеюсь эта статья была полезна начинающим дизелистам и теперь вы знаете, что не такие уж они и сложные форсунки common rail, успехов всем.

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

Популярность дизельных двигателей объясняется сочетанием экономичности и высокого КПД. Одной из причин впечатляющих эксплуатационных характеристик стала разработка системы впрыска Common Rail, которая совершенно заслуженно входит в число наиболее прогрессивных и передовых технологий подачи топлива в силовую установку. Сегодня ею оборудованы практически все дизельные ДВС, которые используются на транспортных средствах различного вида, начиная с автомобилей и заканчивая мощными сельскохозяйственными или дорожно-строительными машинами.

Определение

Common Rail представляет собой систему впрыска топлива для дизельного двигателя. Главной отличительной особенностью выступает общая магистраль или рампа, расположенная между ТНВД и форсунками. Именно она и дала название устройству, так как common rail переводится в английского как «общий путь» или «общая магистраль». Такая конструкция позволяет подавать дизтопливо под давлением, увеличивая общую эффективность работы двигателя.

Датой появления системы считается 1996 год, когда разработка компании Bosch была впервые установлена на серийный автомобиль. Популярность двигателей, оснащенных Common Rail, объясняется способностью достигать требуемой мощности при низком потреблении дизельного топлива. По стандартным оценкам использование системы уменьшает расход солярки на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя на 40%.

Дополнительным и в современных условиях весьма важным достоинством рассматриваемой конструкции подачи топлива выступает соответствие современных экологическим стандартам. Заметное уменьшение токсичности выхлопных газов и низкий уровень издаваемое в процессе эксплуатации шума – вот еще две не менее серьезные причины востребованности и широкого распространения дизельных двигателей с использованием Common Rail.

Конструктивные особенности

Устройство Common Rail в значительной степени напоминает систему подачи топлива в инжекторных бензиновых двигателях. Перед впрыском дизельного топлива в цилиндры происходит аккумулирование давления, в результате чего такую конструкцию нередко называют аккумуляторной топливной системой.

Конструкция Common Rail предусматривает три основных элемента: стандартные для любого дизельного двигателя контуры высокого и низкого давления, а также дополняющий их электронный блок контроля и управления. Контур низкого давления практически не отличается от обычных системы и состоит из стандартного набора частей, включающего:

топливный бак;
топливный фильтр;
подкачивающий насос;
комплект соединительных трубопроводов.

Основные отличия Common Rail от обычного дизельного двигателя заключаются в устройстве контура высокого давления, состоящего из таких элементов:

насос, который заменяет стандартный ТНВД и оснащается контрольным клапаном;
аккумуляторный узел или рампа, также оборудованная датчиком для контроля давления. Она изготавливается в виде достаточно длинной двухслойной трубы, на которой размещаются штуцеры, предназначенные для фиксации форсунок;
форсунки;
комплект соединительных трубопроводов.

Важное значение для эффективной эксплуатации рассматриваемой системы имеет работа электронного блока управления или ЭБУ. Он включает в себя несколько датчиков, в автоматическом режиме передающих сигналы о следующих параметрах и характеристиках двигателя:

положения распределительного и коленчатого вала;
положение педали «газа»;
уровень давления наддува;
температура воздуха и охлаждающей жидкости;
уровень давления топлива;
массовый расход воздуха.

Анализ полученных данных производится ЭБУ также в автоматическом режиме, результатом чего становятся определение требуемого количества топлива, времени открытия форсунки и других рабочих параметров системы. После этого подается команда на начало впрыска и цикл повторяется по новой.

Принцип действия Коммон Рейл

Описанное выше устройство Common Rail обеспечивает простую и при этом эффективную работу двигателя. Сначала подкачивающий насос, входящий в контур низкого давления, засасывает дизельное топливо из бака. Далее оно очищается, проходя через фильтр, и поступает в контур высокого давления.

Затем горючее перемещается в аккумуляторный узел, где его давление повышается. Максимальное значение этого показателя составляет 135 МПа и контролируется автоматикой. После поступления команды от ЭБУ на впрыск контролирующий клапан открывается и топливо поступает бак через трубопроводы, соединенные с форсунками на рампе. На каждой форсунке устанавливается отдельный электромагнитный клапан или соленоид, управляющий ее работой, что является еще одной важной отличительной особенностью системы.

Наличие в системе ЭБУ позволяет с высоким уровнем точности управлять как параметрами давления топлива, так и количеством сжигаемого горючего. Следствием этого выступает максимальная отдача при сгорании топлива, которая сопровождается уменьшением его расхода при одновременном увеличении КПД дизельного двигателя. В качестве приятного и полезного бонуса происходит сокращение токсичности выхлопа.

Вывод

Популярность и широкое распространение Common Rail объясняется очевидными преимуществами системы перед любыми альтернативными вариантами. Большая часть достоинств уже была озвучена выше, однако, для большей наглядности целесообразно еще раз обратить на них внимание. Итак, наиболее важными плюсами рассматриваемой системы выступают:

высокий КПД двигателя, который достигается за счет более эффективного сжигания топлива;
существенное (до 15%) сокращение расхода горючего;
еще более серьезное (до 40%) увеличение мощности двигателя;
снижение показателей токсичности выхлопных газов, что позволяет двигателю полностью соответствовать современным экологическим стандартам.

Сочетание настолько впечатляющих характеристик выступает лучшим и весьма наглядным объяснением того, что практически все дизельные двигатели оснащаются сегодня Common Rail. Более того, возможности технологии далеко не исчерпаны, что позволяет надеяться на дальнейшее совершенствование системы.

Что лучше common rail или насос форсунка: ответ есть

Что лучше common rail или насос форсунка? Попробуем дать ответ на вопрос по системам впрыска и поговорим о системах питания дизельных двигателей.

Попытаемся подробно разобраться в особенностях работы системы насос-форсунка, изучим её конструкцию и сравним с Common Rail.

Технология, проверенная временем

Идея насос-форсунки заключается в том, чтобы физически объединить насос высокого давления (ТНВД) и форсунку в единый узел, впрыскивающий топливо непосредственно в цилиндр мотора.

В отличии от Common Rail, где ТНВД один на весь силовой агрегат, в нашем сегодняшнем варианте насосов, по сути, столько, сколько и самих форсунок.

О том, какие преимущества имеет подобная схема и имеет ли вообще, мы поговорим позже, а пока окунёмся на несколько мгновений в историю.

Считается, что массовое внедрение впрыска насос-форсунками началось в конце 90-х годов прошлого столетия, а пошли по такому пути инженеры концерна Volkswagen.

На самом деле, так и есть, но, правда, если рассматривать только сегмент легковых авто. Другое дело грузовая техника. Оказывается, ещё в 30-х годах в США была разработана технология, аналогичная современным насос-форсункам.

Интересовались ею и в СССР, причём настолько плотно, что закупили у американцев оборудование для производства моторов с такой системой и выпускали их на заводе ЯАЗ, периодически модернизируя, вплоть до 1992 года.

Что же представляет собой эта технология?

ТНВД и форсунка в одном флаконе: надёжный симбиоз

Переключаемся на современность. На данный момент под капотами автомобилей можно встретить несколько вариантов исполнения этой системы впрыска:

механическую;
электронную.

Начнём с первой разновидности. Располагаются насос-форсунки недалеко от распределительного вала и это неслучайно.

Дело в том, что ТНВД, входящий в состав устройства, приводится в действие кулачками распредвала, которые при помощи рычага воздействуют на плунжер насоса форсунки.

Он, в свою очередь, нагнетает давление, двигаясь вверх и вниз под действием кулачков и возвратной пружины.

И при определённом уровне напора солярки игла распылителя форсунки приподнимается, и порция горючего под высоким давлением впрыскивается в цилиндр. Довольно простая система, не правда ли?

Но более совершенными и чаще всего используемыми в современных автомобилях, являются электронные насос-форсунки.

Как и в механическом варианте, давление внутри этой форсунки нагнетается плунжером, связанным с распредвалом, а впрыск осуществляется движущейся иглой распылителя.

Главной «фишкой» электронной схемы стал появившийся в ней клапан управления, который может быть или электромагнитным, или пьезоэлектрическим.

Встроенный в каждую насос-форсунку, он под чутким контролем блока управления двигателем регулирует подачу дизтоплива, благодаря чему появилась возможность гибко, в зависимости от нагрузки на мотор регулировать впрыск в цилиндр.

Как известно, наиболее эффективно топливо сгорает и расходуется при поэтапном впрыске, поэтому инженерами была разработана схема, при которой инжекция солярки разбита на три фазы – предварительную, основную и дополнительную.

Реализовать такой сценарий без клапана управления вряд ли бы удалось, что и стало причиной забвения механических насос-форсунок.

Что лучше common rail или насос форсунка

И всё же, что лучше common rail или насос форсунка, какие преимущества имеет система с насос-форсунками по сравнению с технологией Common Rail, а в чём проигрывает. Начнём с плюсов:

насос-форсунки позволяют развить большее давление впрыска, а это, в свою очередь, повышает эффективность сгорания топлива, улучшает экологичность и мощностные характеристики двигателя;
более тихая работа, чем у моторов с Common Rail и других вариантов дизелей.

К сожалению, есть и минусы, которые достаточно ощутимо повлияли на популярность насос-форсунок. Среди них такие:

крайне высокие требования к качеству дизельного топлива;
высокий уровень износа деталей насосной части устройства, так как она постоянно механически соединена с распредвалом;
высокая стоимость и низкая ремонтопригодность форсунок из-за того, что они являются технологичными и прецизионными элементами.

Вот так, друзья, мы рассмотрели основные нюансы, что лучше common rail или насос форсунка. А теперь читайте статью про систему Common Rail и сравнивайте.

В следующих статьях мы продолжим изучать строение современных автомобилей, поэтому обязательно подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить интересные и, надеемся, познавательные публикации.

До скорой встречи!

Пьезоэлектрическая форсунка, устройство, принцип работы

Пьезофорсунка – самое совершенное устройство впрыска топлива, устанавливаемое на дизельные двигатели с системой Common rail в настоящее время.

Преимуществом пьезофорсунок является быстрота их срабатывания – до 4х раз быстрей обычных электромагнитных инжекторов, и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного такта, а также гораздо более точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Устройство пьезофорсунки

Все эти преимущества стали возможны благодаря использованию обратного пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении размера пьезокристалла под действием напряжения.

Информация из Википедии: Пьезоэлектрический эффект — эффект возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект). Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием электрического поля. При прямом пьезоэффекте деформация пьезоэлектрического образца приводит к возникновению электрического напряжения между поверхностями деформируемого твердого тела, при обратном пьезоэффекте приложение напряжения к телу вызывает его деформацию.

Конструкция пьезоэлектрической форсунки схематично показана на рисунке:

1. игла распылителя

2. огнеупорная шайба

3. пружина иглы распылителя

4. блок дросселей

5. переключающий клапан

6. пружина клапана

7. поршень клапана

8. поршень толкателя

9. пьезоэлемент

10. канал обратки

11. микрофильтр

12. электрический разъем форсунки

13. канал подачи топлива

Как и в обыкновенной CR форсунке, пьезоэлектрической форсунке используется гидравлический принцип: В закрытом состоянии инжектора – игла остается посаженой на седло, за счет высокого давления. При поступлении с ЭБУ (блока управления) электрического сигнала на пьезоэлемент – увеличивается его длинна, открывая переключающий клапан. Топливо начинает сливаться в обратку – давление выше иглы падает и игла, под давлением в нижней части поднимается, производя впрыск дизельного топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется двумя факторами: длительностью управляющего сигнала на пьезоэлемент и давлением топлива в рампе создаваемого наосом и регулируемого дозирующим клапаном.

В самое ближайшее время в 2015 году, в BOSCH Дизель Сервисах «БЕЛАВТОДИЗЕЛЬ.РУ», будет доступна возможность диагностики и восстановления пьезофорсунок BOSCH.

Common rail принцип работы

Система впрыска топлива Common Rail дизельных ДВС

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

Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Главным преимуществом системы Common Rail является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

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

Принцип действия системы впрыска Common Rail

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

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

В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки.

В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя.

При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

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

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

Электрогидравлическая форсунка

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

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

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

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

Впрыскивание топливной жидкости не происходит.

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

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

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

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

Игла поднимается, происходит впрыск топливной жидкости.

Пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка)

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

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

Всё вышеперечисленное стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой.

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

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

Все они помещены в корпус.

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

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

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

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

Давление выше иглы снижается.

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

Как работает система Коммон Рейл

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

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

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

Устройство

Система Common Rail состоит из следующих компонентов:

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

Чем отличается от ТНВД

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

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

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

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

Типы впрыска

Всего есть 3 типа впрыска:

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

Поколения Common Rail

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

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

Заключение

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

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

Топливная система Common Rail — что это такое?

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ, которые предъявлялись к дизельным двигателям. В данной статье узнаем, что такое топливная система впрыска Common Rail, устройство и принцип работы. Что такое Common Rail? Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин Common Rail можно перевести как «общая магистраль». Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает почти на 40 процентов.

Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой впрыска.

К недостаткам комон рейл относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием. Принцип работы Common Rail Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.

Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания. Устройство системы Common Rail Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.

Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.

Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.

В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).

При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания. Будущее системы Common Rail Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

Система Common Rail повлекла развитие дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь мы знаем, что экологические нормы по токсичности повышаются постоянно и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

Устройство автомобилей

Общие сведения о системе питания Common Rail

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

***

Принцип действия системы впрыска Common Rail

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

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

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

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

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

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

Многократный впрыск в системе Common Rail

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

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

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

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

***

Достоинства и недостатки системы Common Rail

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

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

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

***

Перспективы развития системы питания Common Rail

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

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

***

Устройство и принцип работы ТНВД системы Common Rail

Главная страница

Страничка абитуриента

Специальности

Ветеринария
Механизация сельского хозяйства
Коммерция
Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

Инженерная графика
МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
Карта раздела
Общее устройство автомобиля
Автомобильный двигатель
Трансмиссия автомобиля
Рулевое управление
Тормозная система
Подвеска
Колеса
Кузов
Электрооборудование автомобиля
Основы теории автомобиля
Основы технической диагностики
Основы гидравлики и теплотехники
Метрология и стандартизация
Сельскохозяйственные машины
Основы агрономии
Перевозка опасных грузов
Материаловедение
Менеджмент
Техническая механика
Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

«Инженерная графика»
«Техническая механика»
«Двигатель и его системы»
«Шасси автомобиля»
«Электрооборудование автомобиля»

Common Rail — что это такое? Принцип работы

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

Характеристика

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

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

В чем особенность?

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

Устройство

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

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

Насос

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

Регулятор и клапан Common Rail

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

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

Рампа

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

Форсунки

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

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

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

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

Как работает?

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

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

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

Конструктивные особенности

топливный бак;
топливный фильтр;
подкачивающий насос;
комплект соединительных трубопроводов.

насос, который заменяет стандартный ТНВД и оснащается контрольным клапаном;
аккумуляторный узел или рампа, также оборудованная датчиком для контроля давления. Она изготавливается в виде достаточно длинной двухслойной трубы, на которой размещаются штуцеры, предназначенные для фиксации форсунок;
форсунки;
комплект соединительных трубопроводов.

положения распределительного и коленчатого вала;
положение педали «газа»;
уровень давления наддува;
температура воздуха и охлаждающей жидкости;
уровень давления топлива;
массовый расход воздуха.

Подача топлива

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

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

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

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

График впрыска топлива

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

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

Принцип действия

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

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

Ремонт форсунок Common Rail | Ремонт Коммон Рейл

КОЛОМЕНСКИЙ ЦЕНТР

РЕМОНТА ТОПЛИВНОЙ
АППАРАТУРЫ

Звоните с 8.00 до 20.00

Диагностика форсунок Common Rail

У Вас возникли проблемы с дизельными форсунками системы Common Rail?

Возможно, Вы определили проблему сами, или, обратившись к специалистам, Вам сказали что одна или несколько форсунок «льёт в обратку», а может быть дело и не в форсунках. Как быть? У нас Вы получите исчерпывающий ответ о состоянии Ваших форсунок, подтвержденный распечаткой диагностической карты.

Мы настоятельно рекомендуем диагностировать форсунки не по одной а комплектом, в этом случае Вы увидите полную картину работы системы впрыска вашего двигателя.

Мы диагностируем форсунки Common Rail Bosch, Delphi, Denso, Siemens, на современном европейском стенде CR-JET-4E, оснащённом высокоточной электронной системой измерения.

Диагностика легковой форсунки Bosch, Denso, Delphi

Диагностика грузовой форсунки Bosch

Диагностика пьезофорсунки Bosch

от 400 р/шт

от 450 р/шт

от 500 р/шт

Если мы ремонтируем Вашу Common Rail форсунку, то ранее произведенная диагностика — бесплатна.
Мы готовы приступить к ремонту дизельной форсунки сразу после ее диагностики.

Мы точно определим, какие запчасти требуют замены, а какие менять не следует, и сообщим возможные причины выхода их из строя. Вы можете сами рассмотреть в микроскоп дефекты деталей подлежащих замене.

Все изношенные запчасти мы отдаем заказчику вместе с отремонтированной форсункой.

Мы сделаем все возможное, чтобы отремонтировать Вашу форсунку в кротчайшие сроки, этому способствует склад запчастей, и собственная служба доставки. Не используем китайские запчасти, только оригинал!

Ремонт форсунки производится по технологии, с использованием специального инструмента. После ремонта каждая форсунка комплектуется диагностическим листом параметров. После ремонта форсунки предоставляем на неё гарантию — 3 месяца.

Ремонт легковой форсунки Bosch, Denso, Delphi + кодирование

Ремонт грузовой форсунки Bosch

Ремонт пьезофорсунки Bosch (возможен не всегда)

Без учёта запасных частей и расходных материалов

от 2500 р/шт

от 3000 р/шт

от 2500 р/шт

Коррекция кода форсунок Common Rail

После произведенного ремонта форсунки Common Rail, ее параметры хотя и попадают в поле допуска, но все равно отличаются от эталона.

Для сохранения эталонных параметров при впрыске топлива, к каждой форсунке должен быть применен индивидуальный подход. Именно для этого производители форсунок и применяют их кодирование. В коде зашифрована информация о параметрах работы форсунки на разных режимах.

После того, как форсунка пройдет положительную диагностику ей будет присвоен свой уникальный код, который в дальнейшем должен быть занесен в блок управления двигателя Вашего автомобиля. Только после этого можно гарантировать стабильно ровную работу двигателя на любых оборотах и при любых нагрузках.

У каждого производителя форсунок применяется свой код коррекции: у Bosch это IMA, Delphi — C2I и C3I, Denso – QR code. Наш стенд позволяет генерировать и присваивать коды коррекции форсункам Common Rail. Присвоение кода коррекции входит в стоимость ремонта.

Кодирование форсунки Bosch, Denso, Delphi (без ремонта)

Диагностика насосов Common Rail является необходимым условием для исключения или предупреждения выхода из строя всей топливной системы.

Можно отремонтировать форсунки, но причиной выхода их из строя зачастую является сам ТНВД «гонящий стружку». Достаточно часто мы сталкиваемся с насосами, в которых один или несколько плунжеров не создают нужного давления, или вышел из строя регулятор.

Определить большинство неисправностей возможно только на профессиональном стенде, который находится в нашем распоряжении.

Диагностика легкового ТНВД на стенде

Диагностика грузового ТНВД на стенде

Диагностика грузового ТНВД на стенде с подачей масла

от 3500 р

от 4000 р

Ремонту насосов Common Rail предшествует тщательная диагностика, визуальный контроль каждого элемента под микроскопом.

Осмотру подлежат приводные валы, сальники, плунжера, подкачка и т.д.

Разборка и сборка производится с использованием специального инструмента с соблюдением рекомендованных моментов затяжек.

После сборки насос устанавливается на испытательный стенд и проходит проверку на разных режимах согласно «тест-плана».

На руки вы получаете насос, параметры которого соответствуют заводским.

Капремонт легкового ТНВД с проверкой на стенде

Капремонт грузового ТНВД с проверкой на стенде

Капремонт грузового ТНВД стенд + подача масла

Без учёта запасных частей и расходных материалов

от 6000 р

от 9000 р

от 9500 р

Диагностика форсунки CR (Bosch, Denso, Delphi, Siemens)

Диагностика пьезо — форсунки CR (Bosch, Siemens)

Ремонт форсунки Common Rail (Delphi)

Ремонт форсунки Common Rail (Bosch, Denso, Siemens)

Коррекция (присвоение) кода форсунки

от 300 р/шт

от 400 р/шт

от 2000 р/шт

от 2500 р/шт

1000 р/шт

Есть вопросы? Оставьте свои контактные данные и наш мастер свяжется с Вами!

Благодарим за оставленную заявку. Мастер свяжется с Вами в ближайшее время

Oops! Something went wrong while submitting the form.

Есть вопросы? Оставьте свои контактные данные и наш мастер свяжется с Вами!

Благодарим Вас за обращение! Мастер позвонит Вам в кротчайшее время

Oops! Something went wrong while submitting the form.

Принцип работы форсунки Common Rail

Принцип работы форсунки Common Rail можно рассмотреть на данной картинке.

А. На форсунку подается топливо под давлением, но форсунка закрыта.

В. На форсунку подается топливо, срабатывает электромагнит и форсунка открывается.

С. Электромагнит отключается, форсунка закрывается.

На рисунке A, мы видим, что дизельное топливо под давлением через подводящий штуцер заходит в форсунку и разделяется внутри инжектора на два потока. Один идет на распылитель (5,6), а второй в камеру управления (4) через небольшое калиброванное отверстие.

Получается, что за счет давления, создаваемого в камере управления (сверху) шток мультипликатора удерживает иглу распылителя в закрытом состоянии.

Но не забываем, о том, что на иглу распылителя (5)(снизу) также действует давление. На рисунке B на электромагнит (1) подается напряжение и клапанный узел (2) с запирающим шариком (3) стремятся переместиться вверх, тем самым открывая герметичную камеру управления (4)

За счет разности давлений (внизу есть, вверху нет) происходит перемещение штока мультипликатора и игла распылителя (5) поднимается. Происходит впрыск топлива в камеру сгорания через сопла. При этом небольшая порция топлива из управляющей камеры (4) уходит из форсунки в «обратку». На рисунке С на электромагните напряжение уже отсутствует и пружина возвращает запирающий клапан в исходное положение. Камера (4) становиться герметична, в нее подается топливо и возрастает давление на шток мультипликатора, который, перемещаясь вниз, давит на иглу распылителя и она закрывает сопла. Впрыск прекращен.

Принцип работы Common Rail достаточно прост, но современная дизельная форсунка это очень точное изделие, каждый элемент которого изготовлен из высокотехнологичных материалов, откалиброван и собран с соблюдением микронных зазоров и моментов затяжки.

Причины выхода из строя форсунок Common Rail

Главной причиной преждевременного выхода из строя форсунок Common Rail — является низкокачественное топливо, присутствие в нем грязи и воды.

Т.к. детали форсунок имеют микронную точность, то даже применение фильтра с пропускной способностью частиц выше чем у оригинального может стать причиной преждевременного выхода их из строя.

Мы настоятельно рекомендуем заправляться на проверенных заправках и не экономить на фильтрах.

О Компании

г. Коломна
Канатный проезд дом 2
территория ОАО «Канат»

График с 8:00 до 17:00 (пн-пт)

Телефон: +7 (925) 600-75-05

Телефон: +7 (496) 612-36-75

Email: [email protected]

Мы в соц. сетях

О Компании

г. Коломна
Канатный проезд дом 2
территория ОАО «Канат»

Работаем с 8:00 до 17:00 (пн-пт)

Телефон: +7 (925) 600-75-05

Телефон: +7 (496) 612-36-75

Email: [email protected]

Мы в соц. сетях

Мы на картах

Система впрыска Common Rail. Описание. Принцип работы

В настоящее время для дизельных двигателей используют новую систему впрыска Common Rail. Система работает за счет подачи топлива от общего аккумулятора к форсункам. Система разработана специалистами известной фирмы Bosch. Одним из преимуществ данной системы является значительное снижение расходов на топливо и в свою очередь токсичных веществ. Появилась возможность регулировать давление топлива и начало впрыска, а также снизить шум.

В основе конструкции системы Common Rail является контур высокого давления, который устанавливается на дизельный двигатель. Особенностью такой системы является непосредственно впрыск дизельного топливо в камеру сгорания. Система Common Rail состоит из нескольких устройств:
1.    Насос давления для топлива;
2.    Клапан для дозировки топлива;
3.    Контрольный клапан;
4.    Топливная рампа;
5.    Форсунки;
6.    Проводы для топлива.

ТНВД (насос высокого давления топлива) создает высокое давление топлива, которое подается к топливному насосу. Клапан и насос высокого давления помещены в оду конструкцию. Для управления уровнем давления топлива используется специальный регулятор. Давление можно регулировать в зависимости от нагрузи на двигатель. Регулятор находится в рампе для топлива. Он предназначен для:
•    Регулирования давления и накопления топлива;
•    Снижение колебаний давления, которые происходят от подачи ТНВД;
•    Распределителем топлива по форсункам.

Форсунка (на фотографии) выполняет роль элемента системы для непосредственного впрыска топлива в топливную рампу. Проводы предназначены для связи форсунки с топливной рампой. Система состоит из электрогидравлического форсунка и пьезофорсунка.

Электрогидравлическая форсунка впрыскивает топливо с помощью электромагнитного клапана. Пьезофорсунка работает на пьезокристаллах которые значительно повышают качество роботы форсунки.

Система управления Common Rail включает в себя такие элементы управления

•    Блок управления;
•    Системные механизмы двигателя;
•    Датчики управления (датчики температуры, давления, холла).
•    И др.

К основным механизмах роботы системы относятся:
•    Насос-форсунки;
•    Клапан для дозирования топлива;
•    Регулятор уровня давления топлива.

Принцип роботы системы Common Rail

Блок управления двигателем получает сигналы от датчиков и определяет количество, которое необходимое. Как только блок управления определил нужное количество, топливный насос увеличивает давления и тем самим накачивает топливо в рампу. Топливо находится в этот момент под определенным давлением, которое обеспечивает регулятор.

Единовременно подается сигнал от ECU к форсункам для начала впрыскивания и обеспечения продолжительности открытия клапана. Блок управления может корректировать параметры системы, для правильно работы впрыска. С целью получения лучшей производительности двигателя, впрыск производится многократно в течении определенного времени. Различают предварительный впрыск, основной и дополнительный.

Предварительный впрыск предназначен для повышения температуры и давления для лучшего сгорания топлива, а также для снижения шума и выбросов токсичных газов.

Существует 3 способа предварительного впрыскивания:
1.    На холостом ходу производится — два предварительных впрыска;
2.    При повышенной нагрузки – один предварительный впрыск;
3.    При полной нагрузке – предварительный впрыск не производится.
Основной впрыск является основой роботы дизельного двигателя.
Дополнительный впрыск предназначен для повышения температуры обработанных газов и сажи.

С годами система Common Rail развивалась и увеличивала уровень давления впрыска топлива:
1.    Первый уровень 140 МПА, с 1999 года;
2.    Другой уровень 160 МПА, с 2001 года;
3.    Третий уровень 180МПА, с 2005 года;
4.    Четвертый уровень 220 МПА, с 2009 года;
Реализовать большую мощность и впрыснуть как можно больше топлива за небольшой промежуток времени можно с увеличением уровня давления.

Видео — описание системы Common Rail фирмы Bosh для коммерческих автомобилей

Ремонт топливной аппаратуры дизельных двигателей грузовых авто — достаточно непростое занятие. Если нужен ремонт грузовых автомобилей — обращайтесь только к профессионалам.

< Назад
Вперёд >

Как работает система впрыска Common Rail?

Индивидуальные решения для гибкого использования топлива

С повышением уровня технических характеристик систем впрыска также возрастают требования к чистоте и качеству топлива. Таким образом, топливо должно соответствовать заданным значениям вязкости и смазывающей способности, поскольку компоненты насосов высокого давления
и форсунок смазываются топливом. Он также должен быть свободен от каких-либо загрязнений, которые могут привести к абразивному повреждению при высоких давлениях.Поэтому для обеспечения правильной работы двигателя можно использовать только дизельное топливо, одобренное для данного применения и отвечающее применимым стандартам. По запросу клиента MTU проводит анализы для утверждения других видов топлива в зависимости от конкретного применения в тесном сотрудничестве с брендом Rolls-Royce Power Systems L’Orange или альтернативными поставщиками. При некоторых применениях, например, недостаток смазывающих свойств со стороны топлива можно компенсировать специальными покрытиями на системе впрыска.Кроме того, MTU помогает клиентам при проектировании бака и топливной системы на месте. Это представляет большой интерес, например, для горнодобывающей техники, которая подвергается сильному воздействию пыли.

Резюме

mtu постоянно совершенствует свои двигатели, чтобы гарантировать, что они будут соответствовать жестким будущим стандартам выбросов, и в то же время потреблять как можно меньше топлива. С этой целью MTU оптимизирует сгорание топлива в цилиндре с помощью своей системы впрыска топлива Common Rail с электронным управлением в сочетании с другими технологиями, такими как рециркуляция отработавших газов.Благодаря чистому и эффективному сгоранию расходы на системы нейтрализации отработавших газов могут быть сведены к минимуму, а в некоторых случаях полностью устранены. Компания mtu успешно использует системы Common Rail с 1996 года и постоянно совершенствует эту технологию в сотрудничестве с брендом Rolls-Royce Power Systems L’Orange и другими поставщиками. Благодаря своему обширному опыту в области систем впрыска Common Rail, MTU может оптимально использовать потенциал технологии, чтобы сделать двигатели чрезвычайно экономичными и чистыми.

ФОРСУНКА COMMON RAIL — ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ (CRIE)

Общее описание
Форсунки Common Rail обеспечивают точное электронное управление временем и количеством впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива. Чтобы снизить шум двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыскивать небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым снижая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время и количество впрыска в зависимости от изменений в качество топлива, холодный пуск и тд.
Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за один ход.
Внешний вид
На рис. 1 показан типичный электромагнитный инжектор Common Rail.

Рис. 1

Принцип работы электромагнитной форсунки Common Rail

Электромагнитный клапан TWV (двухходовой клапан) открывает и закрывает выходное отверстие, чтобы контролировать как давление в камере управления, так и начало и конец впрыска.Принцип работы показан на рис. 2.

Рис. 2

Фаза без впрыска

Когда на соленоид не подается ток, усилие пружины превышает гидравлическое давление в камере управления. Таким образом, электромагнитный клапан толкается вниз, эффективно закрывая выходное отверстие. По этой причине гидравлическое давление, воздействующее на командный поршень, вызывает сжатие пружины сопла. Это закрывает иглу форсунки, и в результате топливо не впрыскивается.

Фаза впрыска

Когда ток первоначально подается на соленоид, сила притяжения соленоида тянет электромагнитный клапан вверх, эффективно открывая выходное отверстие и позволяя топливу вытекать из камеры управления. После вытекания топлива давление в камере управления снижается, подтягивая командный поршень вверх. При этом игла форсунки поднимается и начинается впрыск. Топливо, протекающее через выпускное отверстие, попадает в сливную трубу и под командный поршень.Топливо, которое течет под поршнем, поднимает иглу поршня вверх, что помогает улучшить реакцию форсунки на открытие и закрытие. Ток открытия 85В, 7А. Ток удержания 12В, 2А.

Конец фазы впрыска

Когда на соленоид продолжает поступать ток, форсунка достигает максимального подъема, при этом скорость впрыска также находится на максимальном уровне. Когда ток на соленоид отключается, электромагнитный клапан опускается, вызывая немедленное закрытие иглы форсунки и прекращение впрыска.

• Проверить сопротивление

Убедитесь, что зажигание выключено и двигатель не запущен
Отсоедините двухконтактный разъем форсунки.
Подсоедините точный омметр между клеммами разъема форсунки.
Сопротивление должно быть в пределах от 0,4 до 0,8 Ом.
Вставьте разъем форсунки.

• Проверка выходного сигнала

Зависимость напряжения форсунки от тока

Установите первый вход осциллографа на 100 В (полная шкала).
Подсоедините активный щуп этого канала к одному из проводов форсунки. Затем подключите провод заземления к заземлению шасси.
Подключите токоизмерительные клещи переменного/постоянного тока к другому каналу осциллографа. Установите диапазон токовых клещей переменного/постоянного тока на 20 А.
Важное примечание: Зажимать следует только один из двух проводов, а не оба. Неважно, какой провод будет зажиматься токоизмерительными клещами: положительный или отрицательный. Это повлияет только на полярность измеряемого тока.
Запустите двигатель, прогрейте его до рабочей температуры и оставьте работать на холостом ходу.
Сравните результат с осциллограммой на рис. 2.

Рис. 3
Примечание: Тестовая установка может слегка исказить записанные сигналы.

Напряжение форсунки

Установите все входы осциллографов на 100 В (полная шкала).
Подсоедините активный щуп канала №1 к одному из проводов первой форсунки.
Затем подключите провод заземления к заземлению корпуса.
Подсоедините активный щуп канала №2 к одному из проводов второй форсунки.
Подсоедините активный щуп канала №3 к одному из проводов третьей форсунки.
Подсоедините активный щуп канала №4 к одному из проводов четвертой форсунки.
Запустите двигатель, прогрейте его до рабочей температуры и оставьте работать на холостом ходу
Сравните результат для каждой форсунки с осциллограммой на рис.3

Рис.4

• Возможное повреждение форсунок:

Обрыв цепи или короткое замыкание на плюс или на массу в проводе(ах)
Отсутствие или плохая проводимость штекерного соединения
Соединение с землей ослаблено или повреждено коррозией
Механическая неисправность компонента

ФОРСУНКА COMMON RAIL – ПЬЕЗО (CRIP)

Общее описание
Форсунки Common Rail обеспечивают точное электронное управление временем и количеством впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива.Чтобы снизить шум двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыскивать небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым снижая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время и количество впрыска в зависимости от изменений в качество топлива, холодный пуск и тд.
Третье поколение системы Common Rail делает дизельные двигатели еще более чистыми, экономичными, мощными и тихими.
Ключевым моментом является инновационная система впрыска: она работает с быстрым переключением, компактными пьезоэлектрическими форсунками.
Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за один ход.
Внешний вид
На рис. 1 показана типичная пьезофорсунка Common Rail.

Рис. 1

Принцип работы пьезофорсунки Common Rail

Работа пьезоэлектрических форсунок очень похожа на работу соленоидных форсунок с тем отличием, что они имеют керамический сердечник. Это характеризуется его способностью расширяться или втягиваться при получении импульса тока — пьезоэлектрический эффект.Однако для того, чтобы форсунки этого типа стали возможными, производители должны были обойти ряд проблем. Во-первых, расширение пьезоэлектрического элемента чрезвычайно мало. Чтобы получить полезную степень смещения, требуется стопка из не менее 400 керамических дисков, образующих активный элемент инжектора. Чтобы привести их в действие, на них подается импульс в сто вольт, а крошечное плечо рычага усиливает их движение. Кроме того, как и в случае с электромеханическими форсунками, пьезоэлектрические диски не управляют движением иглы напрямую.Они также активируют небольшой клапан.
Основным преимуществом пьезоэлектрических форсунок является их скорость работы и повторяемость движения клапана. Движения расширения и втягивания пьезоэлектрических элементов почти мгновенны. Такая скорость реакции позволяет еще на
точнее дозировать впрыскиваемое топливо и увеличить количество впрысков за цикл.

Перекачиваемое топливо поступает в форсунку через горловину подачи топлива, а излишки могут возвращаться в бак через горловину возврата топлива.
Толкатель распределительного вала давит на плунжер в верхней части, создавая давление топлива в форсунке. Пьезоклапан управляет выпуском этого топлива под высоким давлением через форсунку в камеру сгорания. Вот и горит топливо. Без электронного клапана топливо будет скапливаться под давлением и впрыскиваться в камеру сгорания. Управление синхронизацией, громкостью и т. д. было бы очень плохим.
С помощью пьезоклапана время, объем и т. д. можно контролировать более точно.
Пьезоклапан может открываться и закрываться так быстро, что можно получить различное количество впрысков от одной заправки топливом.Это значительно улучшает экономию топлива и контроль загрязнения.

Рис. 2

Рис. 3

При подаче напряжения на пьезоэлемент создается расширение. Это расширение зависит от напряжения и количества пьезоэлементов.

Пьезоэлемент удлиняется
Гидравлическая подвижная конструкция опускается
Трехходовой клапан перемещается вниз
Игла поднимается

• Проверить сопротивление

Убедитесь, что зажигание выключено и двигатель не запущен.
Отсоедините двухконтактный разъем форсунки.
Подсоедините омметр между каждой клеммой форсунки и корпусом форсунки.
Ни один из них не должен быть подключен к корпусу (земля или «-»).
Затем подключите омметр между клеммами разъема форсунки.
Сопротивление должно быть в пределах от 150 до 210 кОм.
Вставьте разъем форсунки.

• Проверка выходного сигнала

Пьезоэлектрическое напряжение в зависимости от тока

ВНИМАНИЕ! ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: Пьезофорсунки обычно работают при напряжении до 200 вольт.
Необходимо соблюдать крайнюю осторожность для защиты от ударов. Не прикасайтесь ни к одному из контактов форсунки при работающем двигателе.
Если не использовать входные аттенюаторы и не подключить осциллограф напрямую, это может привести к его повреждению.

Установите для всех входов осциллографа значение 200 В (полная шкала).
Подсоедините активный щуп канала №1 к плюсовой клемме одной из форсунок.
Затем подключите провод заземления к заземлению корпуса.
Подключите токоизмерительные клещи переменного/постоянного тока к другому каналу осциллографа.
Установите диапазон токовых клещей переменного/постоянного тока на ±20 А.
Важное примечание: Зажимать следует только один из двух проводов, а не оба. Неважно, какой провод будет зажиматься токоизмерительными клещами: положительный или отрицательный. Это повлияет только на полярность измеряемого тока.
Запустите двигатель, прогрейте его до рабочей температуры и оставьте работать на холостом ходу
Сравните результат с осциллограммой на рис. 4. Синий сигнал является каналом А осциллографа и соответствует току форсунки.Красный сигнал на экране соответствует рабочему напряжению форсунки и каналу В осциллографа.

Рис. 4
Примечание: Тестовая установка может немного исказить записанные сигналы.

Пьезоэлектрическое напряжение

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: Пьезофорсунки обычно работают при напряжении до 200 вольт. Следует соблюдать крайнюю осторожность для защиты от ударов. Не прикасайтесь ни к одному из контактов форсунки при работающем двигателе.Если не использовать входные аттенюаторы и не подключить осциллограф напрямую, это может привести к его повреждению.

Установите все входы осциллографа на 200 В (полная шкала).
Подсоедините активный измерительный провод канала №1 к плюсовой клемме первой форсунки.
Затем подключите провод заземления к заземлению корпуса.
Подсоедините активный щуп канала №2 к плюсовой клемме второй форсунки.
Подсоедините активный щуп канала №3 к плюсовой клемме третьей форсунки.
Подсоедините активный щуп канала №4 к плюсовой клемме четвертой форсунки.
Запустите двигатель, прогрейте его до рабочей температуры и оставьте работать на холостом ходу.
Сравните результат для каждой форсунки с осциллограммой на рис. 5

Рис.5

• Возможные неисправности форсунок:

Обрыв цепи или короткое замыкание на плюс или на массу в проводе(ах)
Отсутствие или плохая проводимость штекерного соединения
Соединение с землей ослаблено или повреждено коррозией
Внутренняя электрическая неисправность: сгорел внутренний пьезоэлектрический привод и произошло короткое замыкание на корпус.
Механическая неисправность компонента

IRJET-Страница, которую вы запрашивали, не найдена на нашем сайте , февраль 2022 г. Выполняется публикация…

Просмотр статей

IRJET Получен «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь свою систему менеджмента качества.

IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы