Avtonova37.ru

Авто мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Топливная система common rail принцип работы

Топливная система Common Rail (Коммон Рейл)

Многие автовладельцы, особенно те, которые ездят на автомобилях с дизельным двигателем, слышали о такой топливной системе как Common Rail (Коммон рэйл). Её главное достоинство, как говорят водители, это экономия топлива. А недостаток — более высокие требования к топливу. Однако это поверхностный взгляд на технологию. Давайте разберемся что такое система коммон рэйл, узнаем её принцип работы и отметим плюсы и минусы.

Что такое система Коммон рэйл?

Топливная система Коммон рэйл — это аккумуляторная система подачи топлива, которая применяется в автомобилях с дизельными двигателями. В переводе с английского Common Rail означает — «общая магистраль».

Ее главное отличие заключается в том, что дизельное топливо находится в магистрали (аккумуляторе) под высоким давлением благодаря насосу (ТНВД). Давление может достигать 300 МПа в зависимости от режима работы ДВС. От топливной рампы горючее подается к электрогидравлическим форсункам. Эти форсунки управляются электроникой и впрыскивают топливо непосредственно в цилиндры.

Давление в топливной системе Коммон рэйл постоянно поддерживается и не зависит от количества впрыскиваемого дизельного топлива, а также от частоты вращения коленчатого вала. Это важное отличие от традиционных систем с низким давление подачи горючего.

Устройство и принцип работы Коммон рейл

В конструкции топливной системы Коммон рейл задействованы два насоса: низкого и высокого давления. С помощью первого насоса дизельное топливо забирается из топливного бака автомобиля. Это горючее подается через топливный фильтр во второй насос (ТНВД). Насос высокого давления подает топливо в общую магистраль, играющую роль аккумулятора. Производительность топливного насоса контролирует блок управления, который отвечает за поддержание нужного давления в системе по мере того, как расходуется топливо.

Дизельное топливо, предназначенное для впрыска, находится в рампе постоянно под высоким давлением. С помощью топливопроводов оно поступает к каждой форсунке со встроенным управляющим клапаном — пьезоэлектрическим или электромагнитным. Открываются клапаны по команде блока управления, в результате чего и происходит впрыск нужной порции топлива в цилиндры двигателя автомобиля.

Преимущества системы Коммон рэйл

Считается, что система коммон рэйл была разработана вследствие ужесточения экологических норм, поэтому одним из её достоинств называют снижение выброса вредных веществ в атмосферу.

Коме того, благодаря особенностям работы топливной системы возрастает мощность двигателя автомобиля почти на 40%, а расход топлива снижается на 15%. Дело в том, что аккумуляторный принцип работы позволяет точно регулировать начало и конец подачи топлива с помощью электронного блока управления. В результате горючее дозируется и подается несколькими порциями с целью более полного сгорания. Если раньше (в прошлых системах) использовался двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации топлива. Современные системы применяют уже до 9 фаз впрыска за 1 цикл.

Водители, которые ездят на машинах с Common Rail отмечают снижение шума работы дизеля, хотя крутящий момент увеличивается.

Читать еще:  Регулировка угла схождения передних колес

Однако у комон рейл есть и недостатки, которые несколько портят положительную картину работы системы. Давайте их перечислим:

    — Более высокие требования, в отличие от традиционных систем, к качеству и чистоте дизельного топлива. Дело в том, что посторонние мелкие частицы, если попадут в магистраль, могут вывести из строя форсунки. Поэтому качественное горючее для CR является обязательным условием бесперебойной работы.
    — Наличие в конструкции большого количества датчиков и различных элементов управления, что делает всю систему несколько сложной. Также сложность форсунок.
    — Высокие цены на детали и запасные части.
    — Топливная система не будет работать при нарушении герметичности хотя бы одного элемента высокого давления, например, одной форсунки.

Популярность использования системы

Система коммон рэйл в наше время не является какой-то экзотической или малораспространенной, а повсеместно используется при производстве автомобилей с дизельными двигателями. По статистике до 90% всех выпускаемых дизелей оснащают именно ей. Причем доля таких машин растет.

В свое время компания Robert Bosch GmbH сделала прогноз, что доля системы Common Rail на автомобильном рынке будет расти и в 2016 году составит 83%. Хотя в 2008 году эта доля была всего 24%. Так что все больше производителей двигателей осваивают аккумуляторные системы.

Перечислим некоторые из них:

    Volkswagen Group — TDI;
    Daimler — CDI, CRD;
    Hyundai и Kia — CRDi (Common Rail Direct Injection);
    Fiat — JTD, Ecotec CDTi, TTiD, DdiS;
    Ford Motor — TDCi;
    General Motors — CDTi, VCDi;

Дизельные двигатели оснащаются такой системой в строительстве судов и производстве железнодорожных локомотивов.

Несколько поколений коммон рейл

Интересно, что первое поколение системы коммон рейл появилось в 1999-м году. Она имела давление — 145 МПа. Спустя два года было разработано следующее поколение, которое имело уже 160 Мпа. В 2005 году появилась Common Rail 3, а потом уже система 4-го поколения, где магистраль работает под давлением 220 Мпа.

Изучаем Common Rail: всё путем

На смену старым системам питания дизелей с рядным топливным насосом высокого давления пришла более совершенная конструкция — «коммон рейл» (Common Rail, CR), что в переводе означает «общий путь».

Первые серийные автомобили с этой системой, разработанной компанией «Бош», появились в 1996 году. Названием она обязана единой рампе, откуда горючее поступает к форсункам. Главное преимущество системы — достаточно высокое давление топлива во всех режимах работы двигателя, что способствует лучшему смесеобразованию в зоне горения и полному сгоранию. Сохранив умеренный аппетит предшественников, дизель CR лучше отвечает экологическим нормам, причем такой автомобиль зачастую динамичнее бензинового и почти так же малошумен.

Сердце системы — топливный насос высокого давления, компактное устройство с одним, двумя или тремя плунжерами и механическим приводом. Корпус ТНВД — из алюминиевого сплава, гильзы плунжеров стальные. Чтобы на холостом ходу и при малых нагрузках насос не гонял топливо зря, на некоторых трех-плунжерных автоматически отключается одна секция, а двухплунжерные регулируются дозирующими устройствами. К самому же ТНВД топливо подается из бака под давлением 6–7 бар подкачивающим насосом. Он либо шестерен

Читать еще:  Чем испортить лакокрасочное покрытие автомобиля

чатый и встроен в корпус ТНВД, либо электрический — в модуле топливозаборника или в магистрали.

Комплект для ремонта форсунок.

Уже в режиме прокрутки коленвала стартером ТНВД создает пусковое давление 350–400 бар. На минимальных оборотах холостого хода — до 500–600 бар, а при максимальной нагрузке — до 1300–1500 бар. Есть насосы с давлением и до 2000 бар. Его величину задает регулятор, расположенный на корпусе ТНВД либо на рампе и подчиненный электронному блоку управления двигателем. Выдавая команды, ЭБУ опирается на сигналы датчика давления в рампе.

По трубкам высокого давления топливо подается к форсункам, открывающимся под действием электрического сигнала. Есть два варианта конструкции — электромагнитная либо с пьезоэлементом. Первая поначалу не отличалась быстродействием, что и вынудило конструкторов искать альтернативу. В пьезофорсунке напряжение подается на пьезокристалл, который мгновенно расширяется. Золотник сжимает пружину, игла форсунки открывает путь топливу — и оно впрыскивается в камеру сгорания. Впрочем, конструкторы продолжают совершенствовать и электромагнитные устройства, — на современных двигателях успешно работают оба варианта.

Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.

О том, с какой тщательностью специалисты доводили рабочий процесс дизеля, говорит его малошумность. Так, предварительный впрыск перед основной дозой ощутимо смягчил воспламенение смеси — одно это сделало дизели CR молчаливее предшественников. Есть в дизелях CR и «послевпрыск». Его роль служебная — очищать сажевый фильтр. Дополнительная порция топлива, не сгорая в цилиндрах, поступает в фильтр и разогревает его до температур, при которых сажа полностью выжигается.

ДИАГНОСТИРУЕМ

Есть минимум оборудования, без которого приступать к работе неразумно. Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов. Особых дизельных сканеров нет, есть универсальные, то есть для широкого круга автомобилей, либо дилерские — на определенную марку. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен осциллограф. Но он дорог, выгоднее купить сканер с дополнительной функцией осциллографа.

Давление топлива проверяют манометрами. Низкое — механическим, со шкалой до 10 бар, а высокое — специальным прибором с переходниками и диапазоном не ниже 2000 бар. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, нужен свой набор.

Алгоритм поиска неисправности зависит от характера отказа. Если двигатель не заводится (электронные блокировки и забытые секретки не в счет), проверяем целостность привода ГРМ. Если стартер вращает коленвал с усилием, это неплохо для владельца, а если без сопротивления, порадуются ремонтники: работа предстоит дорогостоящая. Ведь дизельные двигатели «втыковые» — при разрушении привода ГРМ поршни гнут клапаны, а дальше как повезет.

Читать еще:  Что будет если полностью разрядить автомобильный аккумулятор

Стенд для проверки форсунок и насосов высокого давления.

Если привод ГРМ в порядке, переходим к проверке топливоподачи. Электрический подкачивающий насос вступает в работу с поворотом ключа. При износе или повреждении этого насоса меняется потребляемая им мощность, ЭБУ фиксирует это как неисправность и записывает в память системы ее код. Но полностью полагаться на электронику не стоит, поэтому подключаем манометр к магистрали низкого давления. (У механического подкачивающего насоса для удобства контроля есть штуцер.) Если здесь давление в норме, переходим к ТНВД.

Проверим давление топлива в рампе в режиме прокрутки коленвала стартером. Эта часть системы оснащена датчиком давления топлива, — воспользуемся его услугами. Подключаем к диагностическому разъему сканер и находим нужный параметр. Если он ниже нормы, ищем, где скрывается неисправность. Виноваты могут быть форсунки, электромагнитные клапаны (регуляторы) и сам ТНВД.

Схема системы питания дизеля «коммон рейл»:

1 no copyright

1 — топливоподкачивающий насос;

2 — топливный фильтр; 3 — ТНВД;

4 — клапан дозировки; 5 — датчик

давления топлива; 6 — топливная

рампа; 7 — регулятор давления

топлива; 8 — форсунки.

РЕМОНТИРУЕМ

Восстановление работоспособности насоса по силам лишь специализированной мастерской — с квалифицированным персоналом и диагностическим оборудованием. Стоимость ремонта — от 7 тыс. руб., дальше зависит от сложности. При некоторых повреждениях разумнее купить новый ТНВД. Обычная цена, около 30 тыс. руб., шокирует прижимистого дизелиста, оттого в ходу отремонтированные или восстановленные изделия.

Дизель CR с большим пробегом часто невозможно пустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Утечка топлива через ее клапан не позволяет давлению в рампе подняться до пусковых значений. Для проверки давления при пуске есть специальный диагностический набор. В него входят контрольный манометр, датчик давления, трубки для подключения, заглушки вместо исполнительных механизмов и мерные емкости обратного слива.

ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.

Изношенные форсунки разумно менять комплектом. Разброс цен очень велик: в зависимости от модели и фирмы-производителя, стоят они от 8 тыс. до 25 тыс. руб. за штуку. Характеристики каждой новой форсунки необходимо записать в память блока управления двигателем, ибо нет двух форсунок с одинаковой производительностью. Разная же не только плохо отражается на равномерности работы двигателя и его динамических нагрузках, но и ухудшает характеристики автомобиля. Хотя в каждом ЭБУ присутствует динамическая адаптация (постоянная корректировка цикловой подачи топлива для равномерной работы мотора), нужно помнить, что она не может подменить кодировку, если последнюю, например, забыли записать.

Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. А владелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Эти проблемы наиболее сложны, ибо требуют оценки точности измерения расхода воздуха или работы наддува, эффективности работы рециркуляции, системы выпуска отработавших газов, включая сажевый фильтр (DPF) и нейтрализатор. Впрочем, ныне эти технологии отлично освоены мастерами диагностики.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector