18.04.1972 — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Устройство и принцип работы системы Common Rail

Схема и детали системы

Высокое давление 230-1800 бар.

Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

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

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

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

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

5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.

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

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

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

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

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

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

12. Форсунки.

Система впрыска Common Rail

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

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

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

Форсунки

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

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

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

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

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

Работа пьезофорсунки Common Rail

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

Процесс впрыска

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

ТНВД

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

Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

Вернутся к началу страницы

Принцип работы форсунки Common Rail

Форсунки Common Rail связаны с топливным аккумулятором высокого давления магистралями из толстостенных трубок, способных выдерживать давление до 2 500 бар. Форсунки системы Common Rail по аналогии с форсунками на дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива устанавливаются с зажимными скобами в головке цилиндра. Тем самым допускается возможность установки форсунок указанной системы на дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива без кардинальной модернизации головки блока цилиндров.

Необходимые время начала впрыска и величина подачи топлива (продолжительность впрыска) обеспечиваются открытием электромагнитного клапана каждой форсунки посредством команды от электронного блока управления ДВС, получающего сигналы о положении коленчатого вала и частоты его вращения через соответствующие датчики. Форсунка состоит из следующих основных функциональных блоков:

распылительный узел
система гидропривода
клапанный узел

Принцип действия форсунки

А – форсунка в состоянии покоя

B – форсунка открыта

C – форсунка закрыта

1 – обратная топливная магистраль; 2 – катушка электромагнита; 3 – якорь электромагнита; 4 – шарик клапана; 5 – камера управляющего давления; 6 – конус иглы распылителя; 7 – сопловые отверстия распылителя; 8 – дроссельное отверстие отвода топлива; 9 – магистраль высокого давления; 10 – дроссельное отверстие подачи топлива; 11 – мультипликатор;

Форсунка в «состоянии покоя» (Рис А). Топливо подается по магистрали 9 высокого давления (см. рис. А) через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие 10 подачи топлива — в камеру 5 управляющего клапана. Через дроссельное отверстие 8 отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с обратной топливной магистралью 1. При закрытом дроссельном отверстии 8 гидравлическая сила, действующая сверху на мультипликатор 11 управляющего клапана и усилие пружины (ориентировочно, в зависимости от моделей ~30Н), превышает силу давления топлива снизу на конус 6 иглы распылителя. Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает сопловые отверстия 7 распылителя. В результате топливо в камеру сгорания не попадает.

Форсунка открыта, процесс впрыска (Рис В). При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх (на рис. 8), открывая дроссельное отверстие. Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на мультипликатор. Под действием давления топлива на конус 6 игла распылителя отходит от седла и топливо через сопловые отверстия 7 впрыскивается в камеру сгорания цилиндра. Применение такого непрямого управления иглой вызвано тем, что непосредственного усилия электромагнитного клапана для быстрого подъема распылителя недостаточно. Также дополнительно для увеличения моментов (уменьшения времени срабатывания) применяются промежуточные вставки между мультипликатором и иглой распылителя — упругие стержни, способные сжиматься-распрямляться. А для исключения явления «отскока» шарика клапана в форсунках применяются демпфирующие устройства.

Форсунка закрывается/ закрыта (Рис. С). После закрытия клапана давление над мультипликатором повышается, вследствие чего он перемещается вниз и через упругий стержень воздействует на иглу распылителя. Благодаря упругому стержню (за счет его распрямления) скорость перемещения иглы увеличивается, а время опускания уменьшается. Игла полностью опускается и перекрывает доступ к сопловым отверстиям распылителя.

Более подробно и наглядно принцип работы форсунки Common Rail описан в анимационном ролике «Как работает форсунка Common Rail», размещенном на сайте нашей компании в разделе «Видеотека».

Система впрыска Common Rail. Принцип работы

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ, которые предъявлялись к дизельным двигателям. Топливная система Common Rail характеризуется впрыском топлива в цилиндр под очень высоким атмосферным давлением, благодаря чему автомобили, оснащенные данной системой, получили уменьшенный расход топлива на 15 процентов, в то время как мощность двигателя выросла почти на 40 процентов.

Но это не все достоинства передовой топливной системы Common Rail. Также было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был также увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела очень широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен именно этой системой впрыска.

Принцип работы Common Rail

Если открыть технический англо-русский словарь, то термин Common Rail можно дословно перевести как «общая магистраль». Именно это определение и обусловило принцип работы Common Rail. Для создания новой системы был разработан новый двигатель, с непосредственным впрыском горючего прямиком в цилиндр двигателя. Это сразу же, дало дизельному двигателю улучшенные мощностные и динамические характеристики, которые можно сравнить с характеристиками аналогичных бензиновых двигателей. Следующим шагом стало появление электронного блока управления с заложенными в него программами управления режимами двигателя. И последним шагом к разработке Коммон Рейл послужил принцип подачи топлива под высоким давлением в общую магистраль.

Устройство топливной системы Common Rail — Коммон Рейл
Дизельный двигатель, как и любой другой, всегда работает с переменными нагрузками и разными режимами. И нагрузка на двигатель может быть разной и не зависеть от оборотов коленчатого вала двигателя. Но как же тогда, поддерживать постоянным давление в системе впрыска? Именно для этого, был внедрен блок управления, который за счет изменения производительности топливного насоса, поддерживает высокое давление в системе.

Нужно помнить одну деталь, что при впрыске «соляры» в цилиндр двигателя, самое высокое давление создается при минимальном числе оборота коленвала. Форсунки в системе впрыска Common Rail тоже простые. Они оснащены либо пъезоэлектрическими, либо электромагнитными клапанами и управляются от блока управления, который подает на них разные импульсы в зависимости от режима работы дизеля.

Какие преимущества у топливной системы Common Rail с высоким давлением? Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в цилиндре двигателя происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. И на каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива, а также снижается уровень токсичности выхлопных газов.

Топливная система Common Rail повлекла за собой бурное развитие отрасли дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь все мы знаем, что экологические нормы по токсичности повышаются постоянно. А это требует дальнейшего развития технологий по уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферу. Все эти причины только способствуют дальнейшему развитию топливной системы Common Rail.

Система Common Rail: принцип работы

Разработчики автомобильных двигателей, работающих на углеводородном топливе, прикладывают максимум усилий для улучшения экологичности силовых агрегатов выпускаемых и вновь создаваемых транспортных средств. Особенно большое внимание уделяется дизельным двигателям, выхлопные продукты которых представляют особую опасность для людей, нанося серьезное негативное воздействие на экологию окружающей среды. При этом совершенствуется система впрыска, работа которой во многом определяет полноту сгорания топлива, минимизируя тем самым токсичность продуктов сгорания. Конструкторы немецкого консорциума Robert Bosch GmbH разработали инновационную систему подачи топлива Common Rail, направленную на повышение экологичности дизельных силовых агрегатов.

Конструкция «Коммон Рейл»

Применение для впрыска дизельного топлива системы «Коммон Рейл» позволяет снизить расход топлива на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя до 40%. Уже сам термин «сommon rail», который переводится, как «общая магистраль», говорит об ее особенностях. Она является составной частью топливного контура дизельного силового агрегата и обеспечивает прямую подачу топливной смеси в цилиндры под избыточно высоким давлением. Основная отличительная особенность Common Rail, обеспечивающая функциональность системы в целом — возможность изменения в широких пределах как топливного давления, так и момента впрыска. Эти функции реализуются путем временного разделения периода формирования давления и момента подачи топливной смеси в камеру сгорания.

Конструктивно дизельная система «Common Rail» включает в себя следующие основные элементы:

насос плунжерного типа, создающий и поддерживающий заданное давление топлива;
клапан дозированной подачи «солярки» к плунжерному насосу;
регулятор давления, обеспечивающий его заданную величину в зависимости от загрузки двигателя;
распределительную топливную рампу, которая служит, для:

накопления и удержания топлива под избыточным давлением до начала его впрыска в камеру сгорания;
амортизации давления топлива (снижения колебаний уровня) при его подаче плунжером насоса;
распределения и подачи топливной смеси к форсункам, обеспечивающим непосредственно впрыск.

форсунки, являющиеся основным, функционально важным элементом системы «Common Rail», которые обеспечивают непосредственную подачу топлива внутрь цилиндров;
топливопроводы, связывающие отдельные элементы «Common Rail» в единое целое.

Особенности работы системы

Для функционирования всех элементов «Common Rail» в едином комплексе предназначена система автоматики, включающая электронный блок и различные датчики, контролирующие уровень заданных параметров и подающие управляющий сигнал, или в нужный момент времени, или при достижении контролируемых параметров заданного уровня. От его надежности зависит не только уровень расхода топлива и экологичность отработанных газов, но и работоспособность самого дизельного двигателя.

Для обеспечения длительной, бесперебойной работы «Common Rail» топливо должно подвергаться предварительной очистке в контуре низкого давления. В его состав входит насос, подающий соляру из топливного бака, и фильтроэлемент. Только после фильтрации топливо может подаваться к плунжерному насосу, формирующему избыточное давление.

Качество соляры определяет надёжность работы и долговечность эксплуатации форсунок. В современных дизельных системах подачи топлива могут использоваться электрогидравлические или пьезоэлектрические приспособления. Исполнительным органом электрогидравлической форсунки является электромагнитный клапан. Приводным элементом пьезоэлектрической форсунки служит пьезокристалл, срабатывающий при подаче на него напряжения.

К достоинствам первой категории форсунок, которые являются фирменной «фишкой» систем «Common Rail» от «Bosch», следует отнести простоту конструкции и низкую стоимость. При возникновении неисправности, этот элемент обычно не подлежит разборке и ремонту, а просто заменяется на новый. Благодаря этому устройства «Bosch Common Rail», считаются более ремонтопригодными и менее критичными к качеству топлива.

Вторая категория (пьезомеханические форсунки) впрыскных устройств имеет большее быстродействие и повышенную надежность. Однако пьезофорсунки компаний Delphi и Bosch считаются не ремонтируемыми, а в изделиях Siemens Continental применяются наконечники, размер фильеры которых можно восстановить.

Стоимость форсунок также зависит от категории. Например, электрогидравлическая ремонтируемая форсунка от Bosch стоит в пределах 200 —250 долларов США, в то время как пьезоэлектрическое изделие этого же производителя обойдется автовладельцу в сумму эквивалентную 300,0 североамериканским долларов. При этом ресурс обеих категорий примерно равен 200 тыс. км. пробега и зависит от модификации дизельного двигателя.

Особенности работы форсунков Common Rail

Как показывает опыт эксплуатации, на качество и долговечность работы (моторесурс) форсунок, во многом определяющих экономичность дизельного движка и токсичность выхлопных газов, оказывает их конструкция и фирма-изготовитель. Поэтому автолюбитель, еще на этапе выбора авто должен знать о преимуществах и недостатках определенных образцов. Например, на некоторые (одни из первых) модели Ford Mondeo III 2.0 TDCi и Jaguar X-Type 2.0 d установлены силовые агрегаты с системой «Коммон Рейл», форсунки которой имели конструктивные недостатки, что сказалось на востребованности этих авто. На Западе автомобилисты, как огня, избегали покупок транспортных средств Mercedes E250 CDI W212, с форсунками Delphi. Автомобилестроители быстро отреагировали на это и пошли двумя путями:

повышением качества и надежности впрыскных устройств;
реализацией возможности установки в топливной системе оборудования от различных производителей.

Турбированный дизель 1.6 HDi/TDCi, при установке на различные модели Citroën, Peugeot и Ford, мог быть укомплектован четырьмя разновидностями форсунок. Победила продукция концерна Robert Bosch GmbH — устройства с электрогидравлическим принципом работы. Однако по мнению многих автовладельцев наиболее долговечными являются японские форсунки от DENSO Corporation. Они устанавливаются на различные типы турбированных дизелей, которые входят в состав силового агрегата различных модификаций Mitsubishi, Mazda и Nissan. В последнее время, налажено поступление на рынок ремкомплектов и многие сервисные службы осуществляют ремонт этих изделий, что обходится значительно дешевле стоимости новой форсунки, которая составляет около 450 североамериканских долларов.

Выводы

Система подачи дизельного топлива Common Rail на сегодняшний день считается одной из наиболее надежных, применяемых в силовых агрегатах современных легковых авто. Однако ее долговечность и качество эксплуатационных параметров зависит от соблюдения правил эксплуатации и своевременного выполнения регламента технического обслуживания.

что это и как работает,виды

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

Принцип действия системы впрыска Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива. В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.
С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

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

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

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

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

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

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

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

Особенности работы форсунок

Но форсунки в системе впрыска Common Rail функционируют не так, как на механической схеме. Если раннее их открытие осуществлялось за счет превышения определенного значения давления, то здесь этим процессом полностью управляет ЭБУ.

Электрогидравлическая форсунка

Принцип работы электрогидравлических форсунок следует рассмотреть несколько подробнее. Открытие для подачи топлива осуществляется все так же – за счет давления, но сам принцип работы несколько иной.

Суть такова: на запорной игле распылителя сделан ободок, который играет роль поршня. Топливо под давлением подается и под этот поршень, и над ним. За счет равности давления и усилия пружины игла прижата к седлу и распылитель закрыт.

Пространство над иглой объединено каналом с магистралью слива. Но в этом канале размещается электромагнитный или пьезоэлектрический клапан, который перекрывает его.

Срабатывание форсунки делается за счет подаваемого электрического сигнала с блока. Он, поступая на клапан, приводит к его открытию, при этом канал отпирается и топливо из пространства над иглой уходит в сливную магистраль. В результате появляется разница давления и дизтопливо, находящееся под иглой, преодолевая усилие пружинки, приподнимает ее, открывая отверстия распылителя – происходит впрыск. Как только сигнал с ЭБУ пропадет, давление сразу же выровняется, и форсунка закрывается.

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.

Преимущества и недостатки

Стоит отметить, что в 2008 году такая система устанавливалась только на 24% автомобилей, а к 2016 году их количество возросло до 83%. Такая большая популярность объясняется положительными характеристиками системы:

Расход горючего снижается на 15%, при этом мощность силового агрегата увеличивается на 40%.
Снижение уровня шума и вибраций несмотря на то, что крутящий момент увеличился.
Значительное снижение выхлопа, соответствие экологическому стандарту Евро-4.
Давление для подачи горючего не зависит от скорости вращения коленвала. Благодаря этому удалось добиться стабилизации горения на холостом ходу и малых оборотах.
Топливо подаётся несколькими порциями за цикл, что обеспечивает его полное сгорание.
По сравнению с классической системой, конструкция «коммон рэйл» проще, а её ремонтопригодность — выше.

Однако существуют и недостатки:

Если сравнивать с классическим агрегатом подачи горючего, форсунки имеют более сложную конструкцию и требуют более частой замены.
Высокое требование к качеству топлива, что особенно актуально в российских реалиях.
Если нарушена герметизация хотя бы одного элемента, вся система перестаёт работать.

Разновидности систем common rail.

Система common rail имеет различные модификации.

Общепринятая спецификация различает несколько конфигураций системы common rail. Выбор установленной на автомобиле конфигурации зависит, прежде всего, от транспортного средства (для легковых автомобилей либо грузовых автомобилей). Принципиальная схема работы остается неизменной

Различия касаются, в основном, системы предварительной подачи топлива в контуре низкого давления и организации архитектуры системы.

Кроме того системы common rail могут отличатся схемой реализации используемого типа форсунок.

Тип 1. С электромагнитным клапаном

Тип 2. С пьезоэлектрическим приводом

Оба типа могут устанавливаться на дизельные двигатели как легкового, так и грузового транспорта.

Проблемы, возникающие при эксплуатации двигателей с системой common rail

Высокая технологичность данной системы позволяет значительно повысить мощность двигателя, гибкость его работы и надежность. Однако применение такой системы накладывает определенные требования к качеству топлива и качеству обслуживания. Дело в том, что выход из строя какого-либо компонента системы, является причиной полной остановки работы двигателя. Особо следует следить за форсунками и их чистотой, так как выход форсунок из строя грозит серьезными тратами.

Профилактика работы системы common rail

Существенно увеличить надежность и ресурс системы common rail позволяет правильное и своевременное техническое обслуживание и соответствующая профилактика.

Прежде всего, необходимо позаботиться о качестве топлива. К сожалению, не всегда есть возможность убедиться в качественных характеристиках топлива. Избежать проблем в таком случае позволяют топливные присадки. На рынке предлагается огромное количество присадок различных производителей. Мы рекомендуем использовать топливные известных производителей, использующих высококачественное сырье и современные технологии. Присадки таких производителей отличаются высокой эффективностью и безопасностью применения.

Система common rail, в силу своих конструктивных особенностей особенно трепетно относиться к чистоте всей системы и форсунок. К сожалению, качество дизельного топлива во многих регионах приводит к повышенному износу системы.

Поэтому, уход за топливной системой common rail следует разделить на два этапа:

Этап 1. Очистка форсунок от нагара и загрязнений. Крайне важный этап, позволяющий избавиться от повышенного нагара на форсунках. Очистку форсунок следует проводить не реже 1 раза в сервисный интервал! Оптимальная частота очистки форсунок – каждые 3-5 тыс км. пробега. К счастью, сейчас для очистки форсунок и топливной системы не нужно ее разбирать. Команда технологов немецкой компании Liqui Moly создала специальный препарат для очистки форсунок от нагара и загрязнений — Промывка дизельных систем Diesel Spulung. Регулярное применение промывки позволяет содержать форсунки в чистоте, тем самым, значительно увеличивая их ресурс.

Этап 2. Использование защитной (комплексной) топливной присадки. Также необходимый этап при эксплуатации систем с common rail, так как топливная аппаратура значительно страдает от коррозии. Задача данного типа присадок, в первую очередь, защита от коррозии. Мы рекомендуем использовать присадку Liqui Moly Diesel Systempflege. Она прекрасно защищает топливную аппаратуру от коррозии, а за счет специальных компонентов нивелирует низкие смазывающие свойства низкосернистого топлива (Euro стандарта).

Защита топливного фильтра дизельных автомобилей

Топливный фильтр присутствует на любом дизельном автомобиле. Крайне важным является его правильная замена.

Особенности эксплуатации системы common rail в зимний период

Не секрет, что самым тяжелым испытанием для топливной аппаратуры дизельного двигателя является его эксплуатация в зимний период.

Морозы и холодный пуск не прибавляют здоровья топливной аппаратуре. Дизельное топливо зимой должно обладать такими же характеристиками, как и в летний период. Для улучшения низкотемпературных свойств топлива и бесперебойной работы системы common rail рекомендуется использовать только качественные антигели! Дизельный антигель Diesel Fliess-Fit является победителем многих тестов как многих температурных тестов, так и обладает великолепными смазывающими свойствами, чего нет у дешевых аналогов.

Он предназначен для поддержания топлива в жидком состоянии при низких температурах до -31 °C. Используется для самых современных дизельных систем — присадка разработана по высочайшим стандартам в отношении безопасности для систем автомобиля.

Секрет эффективности Common Rail

Существует два главных фактора, которые обеспечивают высокую эффективность системы, это:

Разделение цикловой подачи на такты.
Впрыск горючего под высоким давлением.

В классических системах топливо подавалось большими порциями при низком давлении, которое редко превышало 700-800 бар. В результате дизель полностью не сгорал, что снижало эффективность двигателя. При использовании циклов, удалось поделить горючее на мелкодисперсные частицы — они активнее обогащаются кислородом и лучше сгорают. Благодаря такому принципу работы дизельного двигателя удалось повысить мощность силового агрегата без вмешательства в его конструкцию.

Цикловая подача горючего означает, что оно подаётся не одной большой порцией, а несколькими маленькими (от двух до семи). Можно выделить:

предварительный впрыск — увеличивает температуру камеры сгорания и подготавливает её для основной подачи горючего;
основной впрыск;
дополнительный впрыск — применяется для прожига сажевого фильтра.

Помимо экономии топлива получилось добиться уменьшения шума работы движка и снижения вибраций.

Причины и признаки поломки Common Rail

Стоит знать основные симптомы, которые говорят о неисправности системы:

после долгой стоянки заметно ухудшение пуска мотора;
мощность силового агрегата упала, что особенно заметно при большой нагрузке или попытке достичь максимальной скорости;
увеличился шум работы двигателя;
нехарактерные вибрации движка;
нехарактерный цвет выхлопа (черный или белый).

Основная причина неисправностей — низкое качество топлива. Обычно выходят из строя форсунки, ТНВД или насосы топливной подкачки.

неисправность форсунок — мотор глохнет даже при наборе скорости;
выход из строя датчиков или инжекторов ТНВД;
загрязнение насоса высокого давления;
подъём форсунки;
разгерметизация насоса или его поломка.

Недостаточно знать, как работает данная топливная система — для определения неисправности потребуется провести тщательную диагностику. Исследуется не только механическая часть устройства, но и электронная. Не рекомендуется самостоятельно пытаться отремонтировать «Коммон Рэйл» — без должных навыков и диагностического оборудования можно только навредить, после чего потребуется уже не косметический ремонт, а полная замена.

Опора двигателя: что это и как работает,виды,фото

Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы

Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?

Датчик дроссельной заслонки: предназначение,типы,виды,неисправности,фото

Датчик холостого хода: принцип действия,устройство,виды,фото,назначение

Топливная система Common Rail. Принцип работы и особенности.

Топливная система высокого давления Common Rail является предпочтительной для современных дизельных двигателей, намного превосходящей возможности механических и гидравлических систем впрыска прошлых лет. Благодаря относительно высокому давлению впрыска и большему контролю за событиями в форсунке, системы впрыска Common Rail обладают хорошими эксплуатационными характеристиками и меньшими выбросами в атмосферу при одновременном повышении эффективности.

Система Common Rail состоит из топливного насоса низкого давления (подъемный насос), топливного насоса высокого давления (впрыскивающего насоса), пьезоэлектрических топливных форсунок и соответствующей системы магистралей.

Топливо подается из топливного бака в топливный насос через подъемный насос. Единственная цель подъемного насоса состоит в том, чтобы постоянно подавать топливо в топливный насос — давление топлива, поступающего в топливный насос, мало и не влияет на фактическое давление, выходящее из распылителя форсунки. Насос высокого давления поддерживает огромное давление в общей магистрали/ях (двигатель I-6 (рядный) имеет одну общую топливную рампу, которая питает каждую форсунку, в то время как двигатель «V» (V-образный) будет использовать две общие рампы, по одной на каждый ряд циллиндров). «Давление в рампе» или давление в топливной системе на выходе из насоса высокого давления может достигать давления, превышающего 2000 бар.

События впрыска управляются PCM / ECM модулем, который подает питание на инжектор, чтобы инициировать событие впрыска. Когда это происходит, топливо проходит через распылитель форсунки и распыляется в камеру сгорания. Наиболее важным фактором в системе Common Rail является давление в рампе — большее давление в рампе приводит к большему распылению топлива и, следовательно, тесно связано с эффективностью сгорания.

Система Common Rail является альтернативой механическим форсункам и системам HEUI, которая в отличие от последних двух обладает способностью реализовывать относительно высокое давление впрыска и запускать форсунку несколько раз за одно событие сгорания (возможность осуществлять предварительный впрыск небольшого количества топлива в цилиндр для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускоренное воспламенение основного заряда; а также дополнительный впрыск после основного для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре). Это приводит к повышению потенциала производительности, снижению выбросов и повышению эффективности. Системы Common Rail также обычно снижают шум двигателя.

Однако несмотря на все преимущества данной системы, есть и некоторые её недостатки. В первую очередь в связи с более высоким давлением системы, а следовательно и более высокими нагрузками на цилиндро-поршневую группу двигателя, владельцам систем Common Rail следует использовать качественные моторные масла и проводить их замену не реже раза в 8-9 тысяч километров. Также следует озаботиться заправкой только качественным дизельным топливом, наличие в солярке посторонних примесей, грязи и воды может в короткие сроки вывести из строя топливную систему. Ещё одним недостатком по сравнению с другими системами является более дорогостоящий ремонт, который должен проводится квалифицированным персоналом с использованием специальных инструментов и стенда для регулировки ТНВД.

Впрыск Common Rail — Устройство, принцип работы системы

Количество применяемых в современном автомобилестроении систем впрыска достаточно велико. Однако важно понимать, что если в случае бензиновых двигателей их разнообразие действительно весьма серьезное, то в случае дизелей равнозначной альтернативы системе «Common Rail» практически не существует. Да, с ней может в какой-то степени посоперничать исполнение «насос-форсунка», однако однозначная победа все равно останется за «Common Rail». Сегодня мы поговорим о том, как устроена данная система впрыска, а также отметим основные принципы её работы.

Устройство системы впрыска Common Rail

Система топливного питания «Common Rail» имеет двойной контур, выполненный в виде двух смежных частей: контуров высокого и низкого давления.

Контур высокого давления. Он состоит из нескольких взаимодействующих элементов: мощного насоса (ТНВД), форсунок, пары клапанов (дозирующего и контрольного, занимающегося регулировкой уровня давления), рампы и аккумулятора.
Контур низкого давления. Основными элементами контура низкого давления выступают: электрический насос подачи горючего, компенсационный бачок, фильтр и насос шестеренного типа изготовления.

Насос контура низкого давления осуществляет поступление дизтоплива в систему, после чего оно, проходя фильтры и узел компенсационного бачка, попадает в насос высокого давления. Он осуществляет перекачку смеси в аккумулятор, из которого горючее переходит сквозь клапан форсунок внутрь камер сгорания.

Назначение основных элементов Common Rail

Насос высокого давления. Главное назначение ТНВД – подача горючего в главную топливную рампу под давлением, достигающим 1600 бар.

Форсунки. Функция форсунок состоит в закачке топлива в камеры сгорания цилиндров. Они имеют непосредственное соединение с рампой, а поставку смеси в цилиндры производят посредством впускных клапанов. В основном применение находят электрогидравлический тип форсунок и форсунки с пьезоэлементом.

Дозирующий клапан. Данный элемент предназначен для регулировки количества горючего, направленного в ТНВД.

Контрольный клапан. Как не трудно догадаться, контрольный клапан устанавливается для регулировки давления внутри топливной системы, изменяющегося во время различных режимов работы силового агрегата.

Рампа не только накапливает топливо, поступившее от насоса, но и осуществляет выравнивание любых его скачков, частенько возникающих во время подачи топлива на форсунки.

Управляющий блок. Данный узел имеет достаточно сложное устройство. В его состав входит несколько датчиков, определяющих уровень нагрузки на двигатель, температуру поступившего воздуха, давление горючего внутри обоих контуров и т.п. Главный блок, снимая показатели с этих датчиков, дает различные команды исполняющим органам, которыми можно назвать форсунки и оба установленных клапана.

Принцип работы впрыска Common Rail

Система подачи топлива «Common Rail» подразумевает многократное топливное снабжение мотора в режиме одного такта функционирования. Она проходит в три этапа:

Предварительный. Данный этап предусматривает закачку ограниченного количества топлива, целью которого является наращивание температуры и давления в камерах сгорания. Это значительно ускоряет возгорание горючего, а также снижает шум и количество вредных выбросов двигателя. Число предварительных впрысков топлива имеет прямую зависимость от режима работы агрегата. Например, на холостом ходу применяется два дополнительных впрыска, при высоком уровне оборотов – один, если же движок работает на предельной мощности, предварительный впрыск не производится вовсе.
Основной. Этап основной работы подразумевает выполнение всех предусмотренных циклов работы ДВС от подачи основной партии топлива, до выпуска отработанных газов.
Дополнительный. Применение дополнительного этапа вызвано необходимостью постоянного подогревания газа, оставшегося от предыдущего рабочего цикла. Помимо этого, благодаря дополнительному впрыску из камер удаляются микрочастицы сажи.

Подведем итоги

В конце статьи отметим, что отсутствие мало-мальски серьезной конкуренции у впрыска «Common Rail» имеется вовсе не из-за прихоти автокомпаний. Такое положение вещей определяется теми рабочими характеристиками, которые способна обеспечивать данная схема питания. Преимуществами «Common Rail» можно назвать великолепную топливную экономию, экологичность, а также крайне низкий уровень шума, возникающего во время работы. Важно отметить и полностью автономное высокоточное регулирование режимов работы системы, исключающее любые сбои. Ничем подобным другие типы впрыска дизельных двигателей похвастаться не могут, а значит можно предположить, что дальнейшее совершенствование данного направления будет осуществляться именно на основе впрыска «Common Rail».

common Rail Прямой впрыск: … — Механическая информация

common Rail Прямой впрыск: КОМПОНЕНТЫ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, НАЗНАЧЕНИЕ И ПРЕИМУЩЕСТВА / НЕДОСТАТКИ

Bosch выпустил первую систему Common Rail в 1997 году. напорный резервуар (common rail), подающий топливо во все цилиндры. В обычных системах впрыска дизельного топлива давление топлива должно создаваться индивидуально для каждого впрыска. Однако в системе Common Rail создание давления и впрыск разделены, что означает, что топливо постоянно доступно под давлением, требуемым для впрыска.

Системы Common Rail имеют модульную конструкцию. Каждая система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рейки и электронного блока управления.

Common Rail — один из наиболее важных компонентов в системе непосредственного впрыска дизельного топлива и бензина. Основное различие между прямым и стандартным впрыском — подача топлива и способ его смешивания с поступающим воздухом. В системе прямого впрыска топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, минуя период ожидания во впускном коллекторе.Под управлением электронного блока топливо впрыскивается непосредственно там, где камера сгорания наиболее горячая, что обеспечивает более равномерное и тщательное сгорание топлива.

Основные преимущества прямого впрыска топлива с общей топливораспределительной рампой можно резюмировать в снижении выбросов выхлопных газов и шума, улучшении топливной экономичности и улучшенных общих характеристиках двигателя. Система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рейки и электронного блока управления.

Common Rail представляет собой длинный металлический цилиндр.Он получает топливо от насоса и распределяет его по форсункам под очень высоким давлением. Повышение давления топлива — результат новейшей конструкции двигателей. И дизельные, и бензиновые двигатели имеют тенденцию становиться меньше и легче для повышения топливной экономичности и производительности, что увеличивает давление топлива и устанавливает совершенно новые стандарты в производстве высококачественной системы Common Rail.

Во-первых, решающее значение имеет геометрическая точность детали.Точная конструкция способствует повышению производительности системы Common Rail. Даже минимальные колебания размера или формы могут привести к поломке. Определение правильных параметров на этапе проектирования имеет важное значение, но что действительно важно, так это их строгое соблюдение в процессе производства.

Выбор материалов — это тоже момент, который нельзя недооценивать. Хорошие механические свойства обеспечивают прочность и предотвращают коррозию. Используемые материалы — обычно сталь и нержавеющая сталь. Common Rail для дизельного двигателя изготовлен из стали, а Common Rail для бензинового двигателя изготовлен из нержавеющей стали, потому что топливо слишком агрессивно, а нержавеющая сталь обладает большей устойчивостью к коррозии, чем сталь.

COMMON RAIL DIRECT INJECTION (CRDi):

В топливных системах большинства современных двигателей используется передовая технология, известная как CRDi или Common Rail Direct Injection. И бензиновые, и дизельные двигатели используют общую «топливную рампу», которая подает топливо к форсункам. Однако в дизельных двигателях производители называют эту технологию CRDi, тогда как в бензиновых двигателях ее называют непосредственным впрыском бензина (GDI) или стратифицированным впрыском топлива (FSI). Обе эти технологии имеют схожую конструкцию, поскольку они состоят из «топливной рампы», которая подает топливо к форсункам.Однако они значительно отличаются друг от друга по таким параметрам, как давление и тип используемого топлива.

В системе прямого впрыска Common Rail сгорание происходит непосредственно в основной камере сгорания, расположенной в полости над днищем поршня. Сегодня производители используют технологию CRDi для преодоления некоторых недостатков обычных дизельных двигателей, которые при внедрении были медленными, шумными и низкими по производительности, особенно в легковых автомобилях.

Технология CRDi работает в тандеме с ЭБУ двигателя, который получает данные от различных датчиков.Затем он рассчитывает точное количество топлива и время впрыска. Топливная система включает компоненты, которые более интеллектуальны по своей природе и управляют ими электрически / электронно. Кроме того, обычные форсунки заменяются более совершенными электромагнитными форсунками с электрическим приводом. Они открываются сигналом ЭБУ, в зависимости от таких переменных, как частота вращения двигателя, нагрузка, температура двигателя и т. Д.

В системе Common Rail используется топливная магистраль, общая для всех цилиндров, или, простыми словами, «топливо». распределительная труба ‘.Он поддерживает оптимальное остаточное давление топлива, а также действует как общий топливный резервуар для всех форсунок. В системе CRDi топливная рампа постоянно накапливает и подает топливо к форсункам с электромагнитным клапаном под необходимым давлением. Это совершенно противоположно тому, что насос впрыска топлива подает дизельное топливо через независимые топливопроводы к форсункам в случае конструкции более раннего поколения (DI).

РЕЖИМ РАБОТЫ

В обычных дизельных системах впрыска давление топлива должно создаваться индивидуально для каждого впрыска.Однако в системе Common Rail создание давления и впрыск разделены, что означает, что топливо постоянно доступно под давлением, требуемым для впрыска. Создание давления происходит в насосе высокого давления. Насос сжимает топливо и подает его по трубопроводу высокого давления к входу в рампу, которая действует как общий резервуар высокого давления для всех форсунок — отсюда и название «common rail». Оттуда топливо распределяется по отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеру сгорания цилиндра.

Насосы высокого давления

Насос высокого давления сжимает топливо и подает его в необходимом количестве. Он постоянно подает топливо в резервуар высокого давления (рампу), тем самым поддерживая давление в системе. Требуемое давление доступно даже при низких оборотах двигателя, поскольку создание давления не связано с частотой вращения двигателя. Большинство систем Common Rail оснащено радиально-поршневыми насосами. В компактных автомобилях также используются системы с индивидуальными насосами, которые работают при низком давлении в системе.

Форсунки

Форсунка в системе Common Rail состоит из форсунки, привода для пьезо-форсунок или электромагнитного клапана для форсунок с электромагнитным клапаном, а также гидравлических и электрических соединений для приведения в действие иглы форсунки.

Устанавливается в каждый цилиндр двигателя и соединяется с рейкой короткой трубкой высокого давления. Форсунка управляется электронной системой управления дизельным двигателем (EDC). Это гарантирует, что игла форсунки открывается или закрывается исполнительным механизмом, будь то электромагнитный клапан или пьезоэлектрический клапан.Форсунки с пьезоприводом несколько уже и работают с особенно низким уровнем шума. Оба варианта демонстрируют одинаково короткое время переключения и обеспечивают предварительный впрыск, основной впрыск и вторичный впрыск, чтобы обеспечить чистое и эффективное сгорание топлива в любой рабочей точке.

КОМПОНЕНТЫ CRDi

• топливный насос — нагнетает топливо до высокого давления
• трубопровод высокого давления — подает топливо в форсунку для впрыска
• форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
• подающий насос — всасывает топливо из топливный бак
• топливный фильтр — фильтрует топливо
• Блок управления двигателем

Некоторые типы топливных баков также имеют отстойник топлива в нижней части фильтра для отделения воды от топлива.

ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ

Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

Подача топлива
Элементы насоса, такие как цилиндр и плунжер, встроены в корпус насоса высокого давления. Топливо сжимается до высокого давления, когда кулачок поднимает плунжер, а затем направляется к форсунке.

Регулировка количества топлива
В дизельных двигателях приток воздуха почти постоянный, независимо от частоты вращения и нагрузки. Если количество впрыска изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и время впрыска остается постоянным, мощность и расход топлива изменяются.Поскольку мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, она регулируется педалью акселератора.

Регулировка момента впрыска
Задержка зажигания — это период времени между моментом впрыска, воспламенения и сгорания топлива и достижением максимального давления сгорания. Поскольку этот период времени практически постоянен, независимо от частоты вращения двигателя, для регулировки и изменения момента впрыска используется таймер, позволяющий достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива
Когда топливо нагнетается нагнетательным насосом и затем распыляется из форсунки, оно тщательно смешивается с воздухом, улучшая тем самым воспламенение.Результат — полное сгорание.

ПРИНЦИП РАБОТЫ CRDi

Насос высокого давления подает топливо под давлением. Насос сжимает топливо под давлением около 1000 бар или около 15000 фунтов на квадратный дюйм. Затем он подает топливо под давлением по трубопроводу высокого давления ко входу топливной рампы. Оттуда топливная рампа распределяет топливо по отдельным форсункам, которые затем впрыскивают его в камеру сгорания.

В большинстве современных двигателей CRDi используется система насос-форсунок с турбонагнетателем, которая увеличивает выходную мощность и соответствует строгим нормам выбросов.Кроме того, он улучшает мощность двигателя, реакцию дроссельной заслонки, топливную экономичность и снижает выбросы. За исключением некоторых изменений дизайна, основной принцип и работа технологии CRDi остаются в основном одинаковыми для всех. Однако его производительность в основном зависит от конструкции камеры сгорания, давления топлива и типа используемых форсунок.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Преимущества

1. Меньшие выбросы —
Одной из причин, по которой производители автомобилей изобрели дизельные двигатели с системой Common Rail, было то, что правительство ввело более строгие правила в отношении выбросов углерода.Помните, когда большие дизельные грузовики выпускали в воздух много черного дыма? Вы вряд ли заметите это, потому что дизельный двигатель с общей топливораспределительной рампой спроектирован таким образом, чтобы сокращать эти выбросы. Это лучше для окружающей среды и на один шаг ближе к борьбе с глобальным потеплением.

2. Больше мощности —
Исследования показали, что автомобили с дизельным двигателем Common Rail производят на 25% больше мощности, чем традиционный дизельный двигатель. Это означает, что общие характеристики дизельного двигателя будут улучшены.

3. Меньше шума —
Системы непосредственного впрыска топлива известны своей шумностью во время вождения. Common Rail снизит уровень шума, который вы, возможно, слышали. Это делает вождение более приятным для вас и окружающих на дороге.

4. Меньше вибраций —
Раньше в традиционных дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива ощущалось много вибраций. Теперь эти вибрации были уменьшены с помощью системы непосредственного впрыска Common Rail.

5.Лучший пробег —
Поскольку дизельный двигатель Common Rail обеспечивает большую мощность, это означает, что вы увеличите расход топлива. В результате ваша экономия топлива также будет лучше. Это означает, что в дороге вы тратите меньше денег на топливо.

Недостатки

1. Дорогое транспортное средство —
Автомобили с дизельным двигателем Common Rail будут дороже, чем с традиционным дизельным двигателем. Если вы работаете в компании, которая поставляет вам автомобиль, то это не проблема.Но если это личный автомобиль, возможно, вам не захочется тратить лишние деньги.

2. Дорогие детали —
Поскольку автомобили с системой Common Rail более дорогие, можно ожидать, что запасные части также будут дорогими.

3. Больше обслуживания —
Дизельные двигатели Common Rail потребуют большего обслуживания, чем традиционный дизельный двигатель. Даже если вы выполняете обслуживание самостоятельно, это все равно потребует больше времени, усилий и, возможно, затрат.

Digital Commons @ Georgia Southern — Исследовательская конференция студентов Джорджии: Интеграция системы впрыска Common Rail для одноцилиндрового дизельного двигателя

Название заявки

Интеграция системы впрыска Common Rail для одноцилиндрового дизельного двигателя

Имя наставника основного факультета

Доктор.Валентин Солою

Абстракция

Производительность и эффективность дизельного двигателя продолжают улучшаться, но поскольку ужесточаются правила, касающиеся выбросов в двигателях, возникает необходимость в более совершенном управлении циклом сгорания. Нормы выбросов ограничивают количество NOx, сажи и CO, образующихся в процессе сгорания в двигателе. Чтобы соответствовать требованиям по снижению выбросов, дизельные двигатели теперь проектируются с использованием системы впрыска Common Rail, которая обеспечивает наилучшее распыление воздушно-топливной смеси, что приводит к повышению эффективности двигателя.Система Common Rail также лучше контролирует опережение зажигания и может использовать несколько событий впрыска для контроля температуры цилиндров, что приведет к снижению вредных выбросов, а также снижению уровня шума двигателя.

Для улучшения выбросов и контроля эффективности лаборатория возобновляемых источников энергии сосредоточится на преобразовании двигателя с механическим впрыском топлива в систему Common Rail. Управление системой будет осуществляться с помощью автономного модуля сбора данных и ввода-вывода, что позволит практически неограниченно управлять параметрами системы, что даст будущим исследователям возможность разрабатывать систему в соответствии с их конкретной областью исследований.Блок сбора данных и драйвера используют архитектуру Lab-View и позволяют одновременно управлять как топливной системой с прямым впрыском, так и системой впрыска топлива через порт. Он также использует принципы обратной связи контура управления для регулирования давления в топливной рампе, что помогает получать точные и повторяемые данные.

Системы Common Rail позволяют наилучшим образом управлять циклом впрыска двигателя внутреннего сгорания за счет использования топлива под высоким давлением, форсунок с чрезвычайно малым временем отклика и точного управления потоком топлива во всем диапазоне работы двигателя.Все эти атрибуты возможны, потому что в Common Rail используется высокотехнологичный инжектор, который работает по принципу пьезоэлектричества, когда механическое напряжение производит электрический заряд. Принцип также работает в обратном направлении. Инжектор содержит пьезочувствительный материал, и короткие всплески электрического тока заставляют материал сжиматься и расширяться, открывая инжектор. Поскольку система управляется электроникой, она может открывать и закрывать инжектор до восьми раз в течение цикла впрыска и изменять время открытия и закрытия для каждого события.Это намного превосходит то, что может сделать система с механическим впрыском, и именно по этой причине дизельные системы Common Rail намного превосходят двигатели внутреннего сгорания с механическим впрыском с точки зрения эффективности.

Ключевые слова

КПД, Двигатель внутреннего сгорания, Прямой впрыск, Общая топливная магистраль, Выбросы, Сажа, NOX

Место нахождения

Зал / Атриум

Дата начала

15.11.2014 14:55

Дата окончания

15.11.2014 16:10

Тип публикации и вариант выпуска

Презентация (открытый доступ)

Common Fuel Rail Systems в дизельных двигателях — узнайте, как CRDI работает в судовых двигателях.

Введение

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

Система впрыска Common Rail представляет собой простую и эффективную систему.Недавняя тенденция в автомобильной промышленности — использование систем непосредственного впрыска топлива Common Rail в некоторых современных транспортных средствах. Некоторые двигатели в автомобильном секторе используют эту систему впрыска Common Rail не только в дизельных двигателях, но и в бензиновых / бензиновых двигателях. Давайте обсудим работу судового дизельного двигателя с системой впрыска Common Rail.

Компоненты и работа системы впрыска Common Rail

Система Common Rail имеет один или несколько обычных многоплунжерных топливных насосов высокого давления / насосов.Топливо выгружается в коллектор, предпочтительно называемый «рельс», в котором поддерживается очень высокое давление. Из этого общего распределителя топливо подается ко всем топливным форсункам в различных блоках цилиндров. Между рампой и форсункой или форсунками для конкретного цилиндра находится «газораспределительный клапан», который определяет время и объем подачи топлива. Сливные клапаны подсоединены к коллектору или направляющей для сброса избыточного давления, а гидроаккумуляторы включены для гашения импульсов давления насоса.Форсунки в системе Common Rail часто называют топливными клапанами.

Распределительный клапан в системе Common Rail приводится в действие кулачком и рычагом, как показано на рисунке ниже. Когда распределительный клапан поднимается кулачком, рычаг также поднимается, таким образом гарантируя, что клапан в блоке распределительных клапанов позволяет жидкому топливу высокого давления достигать топливных форсунок. Также на скользящей штанге закреплен рычаг управления газораспределительным механизмом. Эта скользящая штанга, в свою очередь, фиксируется рычагом маневрирования, который, в свою очередь, регулирует количество (количество) топлива, впрыскиваемого в каждый блок цилиндров, в соответствии с требованиями нагрузки на двигатель.

Схема и работа системы

Как упоминалось ранее, система имеет два или более обычных топливных насоса, которые приводятся в действие самим главным двигателем. Они подают жидкое топливо под высоким давлением в одну общую магистраль, называемую системой впрыска топлива «common rail». Это масло под высоким давлением в общей топливной рампе имеет тенденцию испытывать скачок давления (удар), когда нагрузка двигателя изменяется внезапно или непрерывно в течение определенного периода времени. Чтобы гасить эти скачки давления, на линии высокого давления (common rail) предусмотрен гидроаккумулятор.Он специально отмечен темно-синим цветом на диаграмме ниже.

Также объем общей топливной магистрали высокого давления достаточен, чтобы выдержать внезапные изменения нагрузки. По сравнению с отдельными насосными двигателями эти двигатели с общей топливной магистралью не требуют большой концентрации внимания на приводном валу. Поскольку топливные насосы подают жидкое топливо под высоким давлением, оно хранится при давлении в аккумуляторе от 400 до 550 атмосфер. Это давление в достаточной степени поддерживается с помощью «перепускного клапана» с приводом от сжатого воздуха.«Если давление в общей топливной рампе внезапно возрастет, сливной клапан откроется и сливает топливо в служебный бак или сливной бак в соответствии с конструкцией. Затем распределительный клапан контролирует время начала / остановки впрыска топлива.

Для первоначального запуска системы предусмотрен топливоподкачивающий насос, который может создавать давление около 140 атмосфер. Этот подкачивающий насос обычно имеет пневматический привод.

ГРМ: работа

Все мы знаем о топливном насосе, свидетелями которого мы являемся в наши дни.Эти насосы, которые часто называют «рывковыми» насосами, могут перекачивать топливо в форсунки, начинать и прекращать впрыск топлива, а также дозировать правильное количество топлива в топливные форсунки в зависимости от нагрузки двигателя. Но с системой впрыска топлива «common rail», с упором на двигатели «Doxford», топливный насос, который обычно представляет собой поршневой насос, приводимый в действие главным двигателем, перекачивает топливо под очень высоким давлением в общую топливную рампу. но не решает запуск и остановку впрыска топлива.Это делается с помощью «газораспределительных клапанов», которые расположены перед каждым блоком. Распределительный клапан управляет началом / прекращением впрыска топлива в конкретный агрегат.

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

На линии высокого давления Common Rail предусмотрен отдельный резервуар-аккумулятор, чтобы избежать колебаний давления или ударов из-за изменения нагрузки на главный двигатель. Затем жидкое топливо высокого давления ожидает открытия распределительного клапана (устройство включает кулачок, рычаг и блок клапанов). Когда выступ кулачка поднимает рычаг вверх, рычаг, в свою очередь, открывает клапан на блоке клапанов, позволяя маслу под высоким давлением достигать топливных форсунок, установленных на цилиндрах каждого блока.Когда коленчатый вал двигателя вращается, таким образом заставляя кулачок вращаться, вызывая перемещение пика, рычаг возвращается из своего поднятого положения, тем самым позволяя клапану на блоке клапанов закрыться, останавливая дальнейший поток мазута к топливным форсункам.

Продолжительность открытия клапана в клапанном блоке определяет период впрыска топлива. Продолжительность открытия клапана в клапанном блоке можно изменить, отрегулировав точку опоры на рычаге подъема клапана “L.«При отсутствии доставки точка опоры остается в самом нижнем положении. На этом этапе пик кулачка просто приводит в движение рычаг, но клапан в клапанном блоке не открывается, поэтому впрыск топлива не происходит.

Топливные насосы могут дозировать правильное количество топлива для каждого агрегата. В зависимости от нагрузки двигателя регулятор управляет топливной рамой топливного насоса, как показано на рисунке рядом. Это регулируемое количество топлива перекачивается топливным насосом в направлении распределительного клапана. Эти топливные насосы имеют в плунжере спиральную прорезь, такую же, как и в обычных насосах.Это гарантирует, что правильное количество топлива всегда впрыскивается с соответствующим изменением нагрузки двигателя.

Современные двигатели с системами впрыска топлива Common Rail

По мере экспоненциального развития технологий последние судовые силовые установки и двигатели для выработки электроэнергии начали возвращаться к системе впрыска топлива Common Rail. В недавней разработке серии интеллектуальных двигателей MAN B&W ME без распредвала и двигателей SULZER FLEX отдельные реактивные топливные насосы заменены обычными одиночными или множественными топливными насосами поршневого типа, которые подают масло под высоким давлением в общую магистраль.Итак, эти старые добрые системы Common Rail вернулись с этими новейшими двигателями. Следует отметить, что двигатели SULZER RT FLEX используют систему впрыска топлива Common Rail, а интеллектуальные двигатели MAN B&W ME — нет.

Система Common Rail, используемая в двигателях SULZER RT FLEX, оснащена аксиально-поршневыми насосами с электроприводом или приводом от двигателя, которые нагнетают давление сервомасла до 200 бар. Это давление сервомасла используется для впрыска топлива и работы выпускного клапана. Насос подачи топлива может быть одним или двумя, это тяжелый насос, приводимый в действие трехлепестковым кулачком, который создает давление около 1000 бар в линии Common Rail.Топливный насос управляется для дозирования и количества с помощью электронных схем, которые соединяют компьютеры двигателя с валом насоса.

Контур имеет

1. Рельсовые клапаны.

2. Клапаны управления впрыском.

Все они работают под управлением системы, называемой «Система управления объемным впрыском». Сервомасло под давлением 200 бар управляет набором клапанов распределителя в соответствии с программой, которая зависит от скорости. Когда конкретный распределительный клапан находится под напряжением, он, в свою очередь, приводит в действие клапан управления впрыском конкретного блока, таким образом впрыскивая топливо в конкретный блок.

Изображение предоставлено

Принципы и практика судовых дизельных двигателей — DKSanyal

Веб-сайт Морской академии Уолсаша

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает специалистов из различных областей техники и технологий, науки дисциплины для тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей

Получено IRJET «Фактор воздействия на научный журнал: 7 .529 «на 2020 г. Июль 2021 г.)

Отправить сейчас