Все технические характеристики топливной системы Common Rail

12.05.2023

41

 

На сегодня наиболее распространенным типом топливных систем, используемых на легковых авто с дизельными двигателями является Common Rail. Встречается она и у грузового автотранспорта.

 

Детальный видеообзор системы вы можете найти на YouTube-канале нашего проекта.

 

 

Купить с доставкой любые запчасти наши клиенты могут через каталог контрактных запчастей.

 

Ниже будет дано краткое описание данной системы, ее технические особенности и нюансы эксплуатации топливного оборудования от различных производителей, а выпуском Common Rail занимаются бренды Denso, Delphi, Bosch и ряд других.

 

Максимальная простота Common Rail

На фоне всех предшествующих систем топливной подачи Common Rail обладает минимальным количеством деталей, и как результат она оказывается значительно надежней и удобней в процессе выполнения ремонта.

 

Подкачка топлива в большинстве случаев здесь осуществляется посредством электронасоса, монтируемого непосредственно в баке автомобиля. Более редкие схемы с расположением элемента под днищем авто или в подкапотном пространстве. Авто без такого насоса большая редкость. В качестве альтернативы или дополнительно дизель может получить механический насос для подкачки. Такая схема применяется на системах от Denso или Delphi, а Siemens зачастую интегрирует функционал подкачки топлива непосредственно в ТНВД. Для Common Rail от компании Bosch механический насос размещают вместе с ТНВД, но не внутри корпуса, а снаружи. Если же говорить о наиболее новых моделях авто, то здесь повсеместно распространены погружные насосы непосредственно в баке.

 

ТНВД для Common Rail нужен исключительно для формирования в системе необходимого рабочего давления. Он не принимает участия в распределении потоков топлива на форсунки, не управляет впрыском и другими действиями.

С точки зрения своей вовлеченности в процессы это максимально простая система, ответственная только за подачу топлива, никаких «умных» функций не предусматривается. Отсюда и в разы меньшее количество поломок.

 

ТНВД первой генерации в зависимости от компании-производителя могли различаться приводами и плунжерами. Наиболее необычные конструкции предлагали специалисты Denso и Delphi. Например, модель Denso HP2 предусматривает пару секций высокого давления и пару плунжеров на каждую. Вращение подвижных элементов обеспечивается по эллипсу. Для ТНВД Delphi подвижность плунжеров обеспечивается вращающейся обоймой с обкаткой опорных частей кулачковым профилем.

 

Компании Bosch и Siemens такие сложные конструкции не создавали, их насосы больше напоминают звездообразные авиационные моторы. В них плунжеры имеют радиальное расположение с опорой на толкающую муфту. Внутри нее предусмотрен эксцентрик, за счет чего плунжеры поочередно получают ускорение.

В дальнейшем такой тип работы плунжеров стал стандартным и для других производителей аппаратуры Common Rail. Соответственно на наиболее новых авто конструкция ТНВД не имеет серьезных отличий, какая бы компания его не выпустила. Из последних инженерных доработок, например, на насосах Denso DFP6/Bosch CP4 замена эксцентриков на кулачки. Сокращается и количество плунжеров, чаще всего в ТНВД имеется единственная нагнетательная секция.

 

Подобрать под заказ запчасти на авто по выгодным ценам позволяет наш каталог контрактных запчастей.

 

Регулирующие клапаны

Для всех производителей Common Rail характерно использование регулирующих клапанов. Чаще всего распространена схема с двумя подобными регуляторами, один из которых располагается непосредственно на ТНВД, а другой на топливной рейке. Такую схему в частности использует для своей топливной аппаратуры компания Bosch. Они работают одновременно в зависимости от режима работы силового агрегата.

Клапан на рампе необходим для устранения избыточного давления, путем вывода части топлива в «обратку».

 

Клапан на корпусе ТНВД сегодня используют все производители, его основная задача – управление объемом топлива в плунжерах, а также частичное устранение избыточного давления в системе. В результате, ЭБУ посредством регулирующих клапанов изменяет производительность топливной системы. Для управления применяют ШИМ-сигналы.

 

Компании Bosch и Denso иногда не ставят на ТНВД регулятор, заменяя его аварийным клапаном, имеющим механический прибор управления, и сбрасывающим излишнее давление в системе. Вот только надежность данного клапана минимальная, достаточно нескольких сработок чтобы потребовалась его замена на новый.

 

Компания Delphi в ряде случаев вообще не устанавливала никаких регуляторов избыточного давления на своих топливных рейках. В них выравнивание давления осуществляется непосредственно через форсунки.

 

Иные датчики

В зависимости от конкретного типа дизеля используется собственная система управления. Фактически именно Common Rail становится центральным элементом всей системы, в привязке к ней и в зависимости находятся стартер, ЭБУ, акселератор газа и другие элементы. В результате в процессе ремонта совместить элементы топливных систем нескольких производителей, не получится. Например, форсунки Bosch при всем желании не будут работать с регулятором давления от компании Delphi. Исключение составляют случаи, когда изначально на этапе создания автомобиля разработчики используют в топливной системе элементы от нескольких производителей, те же Delphi и Bosch.

 

Форсунки

Идентичными по конструкции для системы Common Rail выступают и форсунки, кто бы не был их производителем. Оно накапливается в сжатом состоянии в рампе, откуда подается в цилиндры. Соответственно в данной системе форсунки не участвуют в процессах сжатия или регулирования давления.

 

После поступления в форсунки топливо делится между двумя каналами. Первый оканчивается распылителем, второй — управляющей камерой. В пространстве между ними располагается управляющий поршень. В закрытом состоянии форсунки на него действует давление с обеих сторон.

 

ЭБУ двигателя дает команду, после чего открывается запорный механизм и солярка из управляющей камеры выводится в «обратку». Под действием давления топлива происходит подъем иглы распылителя, топливо оказывается в камере сгорания. Остановка впрыска осуществляется отключением подачи напряжения к форсунке, запорный элемент возвращается в свое первоначальное положение под воздействием механической пружины. В управляющую камеру поступает топливо, распылитель находится в закрытом состоянии.

 

Данный принцип соответствует системе Common Rail легкового автотранспорта, вне зависимости от производителя оборудования.

 

Подобрать по выгодным ценам форсунки позволяет каталог контрактных запчастей «АвтоСтронг-М».

 

Основные преимущества системы

На сегодня просто нет более эффективной топливной системы для легковых авто с дизелем, чем Common Rail. В чем же ее реальные сильные стороны? Во-первых, управление электроникой способствует гибкости, когда момент впрыска подбирается системой в соответствии с фактической нагрузкой на силовой агрегат. В целом же система полностью независима по производительности от скорости, с которой работает дизель. В результате добиться максимальных значений впрыска можно даже на небольших оборотах. Среди других достоинств системы – быстродействие и меньшие затраты энергии. Используемые в системе ТНВД с тремя плунжерами, требуют энергии в девять раз меньше, чем системы, в которых конструктивно используются ТНВД распределительного типа.

 

Количество впрысков

В процессе впрыска топлива существует несколько этапов. Во-первых, пилотные впрыски (до 2-х). Они делаются максимально рано, но это имеет свою цель.

Первые порции топлива минимальны по объему, их воспламенение происходит перед основным воспламенением, прогревая камеру, и обеспечивая оптимальное давление для лучшего сгорания основной порции солярки, попадающей в камеру. Воспламенение топлива в холодной камере способствует охлаждению газов, в результате чего воспламенение будет происходить более медленно.

 

Наличие необходимого давления также оптимизирует процессы горения с точки зрения плавности достижения рабочего давления газов, что в свою очередь оптимизирует плавность хода силового агрегата, снижает его шумность.

 

Основной впрыск предусматривает минимальную задержку, причем его продолжительность определяет ЭБУ с учетом фактических нагрузок. Для Common Rail время топливного впрыска достигает до 36° ПКВ после ВМТ. Это во многом и определяет повышенный крутящий момент, характерный для дизелей.

 

В процессе догорания остатков топлива система производит еще один, небольшой по объему впрыск. Оно необходимо для дожигания, сажи, образующейся в процессе горения. Впрыск топлива в нижнем положении поршня предназначен для прожигания сажевого фильтра. Его сгорание нагревает выхлопные газы, поступающие в фильтр через систему выпуска.

 

Недостатки Common Rail

При всех своих достоинствах система не лишена определенных слабостей и моментов, на которые необходимо обращать повышенное внимание в процессе эксплуатации.

 

Для элементов Common Rail характерно минимальное распространение пар трения, но вместе с этим сама система очень зависима от качества дизельного топлива. Наличие примесей или недостаточная очистка от серы станут причиной ускоренного износа пар трения. Страдают от такого топлива и форсунки, в результате чего в седле запорного элемента появляются характерные канавки, быстро изнашивается распылитель.

 

В случае износа форсунки Common Rail начинают выдавать значительную часть топлива в обратку. Они просто не могут удерживать его в управляющей камере. Как результат, топливо попадает в обратные патрубки на всех этапах работы форсунки. При значительной степени износа форсунок начинает страдать распылитель, в связи с чем страдают его отверстия, возможно появление утечек или просто заклинивание.

 

Недостатки ТНВД

Для ТНВД также характерна зависимость от качества топлива, но в данном случае ускоренный износ наступает куда медленнее. В основном страдает секция насоса, ответственная за подкачку топлива.

 

Пример, ТНВД Delphi DFP1. В этом насосе секция подкачки получилась сложная по конструкции, количество лопастей внутри – четыре. Наличие влаги в солярке или твердых загрязнителей просто губительно. В секции появляется в большом количестве металлическая стружка, разносимая по всей системе топливом. Стоит отметить, что именно аппаратура Delphi всегда предъявляла наиболее строгие требования к топливу, поэтому оригинальные фильтры здесь обязательны.

 

Схожую конструкцию подкачки имеет и модель ТНВД Denso HP2. При этом она немного более устойчива к образованию стружки из-за низкокачественного топлива. Схожая проблема наблюдается и у Denso HP3, где используется шестеренчатый насос подкачки.

 

Проблемы со стружкой наблюдались и у Siemens, пожалуй, только топливные насосы от Bosch демонстрировали отменную стойкость  к последствиям работы на плохом по качеству топливе, пусть и они полностью не исключили появление металла. К сожалению, это характерно только для моделей CP1 – CP3, в более новом ТНВД CP4 проблема стоит крайне остро, воздух в топливе приводит к нарушению положения ролика плунжера, после чего начинается активное трение металла со всеми вытекающими последствиями.

 

Учесть необходимо и более качественное сервисное обслуживание Common Rail последних лет выпуска, например, топливные фильтры меняют по срокам производителя. Необходимо соблюсти и технологию замены, например, подкачивать топливо диагностическим сканером, это отражено в инструкции, а не «народными» методами. В противном случае ремонт топливной системы обойдется владельцам в серьезную сумму.

 

Купить с доставкой ТНВД не сложно, если обратиться в «АвтоСтронг-М», в каталоге контрактных запчастей всегда есть выбор вариантов.

 

Когда требуется обращение к специалистам СТО?

Как же понять, что в работе топливной системы появились неисправности? Обратиться за помощью специалистов по топливным системам стоит в следующих случаях:

• двигатель не заводится, но стартер крутится;
• на холодную пуск оказывается долгим и проблемным;
• на горячую также есть проблемы с запуском;
• холостой ход отличается неравномерностью;
• выхлопные газы имеют сизый цвет с запахом соляры на малых оборотах;
• наличие черной копоти в выхлопных газах;
• неожиданно глохнет мотор при работе с нагрузкой;
• появление ошибок по давлению топлива.

 

Возможные проблемы топливной системы

Сразу необходимо сказать, невозможность пуска дизеля зачастую связана с отсутствием подачи топлива, а она вызвана низким давлением в системе (требуется минимум 200 бар). В свою очередь давление формируется полноценной подкачкой топлива. В редких случаях владельцы авто могут столкнуться с поломкой регулятора давления или появлением просечки рампы.

 

Нестабильная работа дизеля может свидетельствовать о слабом топливном давлении в рампе. В большинстве случаев связано это с излишне большими объемами солярки, выбрасываемой в обратную магистраль. Особенно актуально это для форсунок Denso при наличии у них значительного износа.

 

Наличие сизого дыма указывает на изношенные распылители, а вот дым черного цвета на дефицит воздуха в смеси, при этом никаких проблем с компрессией у двигателя нет. Не исключено, что появляется он в результате некачественной работы форсунок.

 

Отключение двигателя под нагрузками может происходить из-за превышения давления, когда силовой агрегат переходит в аварийный режим. Или обратная ситуация, давление недостаточно. Такое отключение характерно для моторов, не оснащенных аварийными клапанами выравнивания давления. Появление информации о превышении давления указывает на возникновение ошибок в работе регулятора. Его придется менять.

 

Редко для дизелей с Common Rail можно встретить ситуацию, когда никаких ошибок электроника не выдает, но при этом двигатель дымит, не выдает мощности. Чаще всего случается это после переустановки форсунок и связано с ошибками мастеров. Использование огнеупорных шайб большей толщины или нескольких шайб ведет к перемещению распылителя вверх, в результате чего топливо просто промахивается мимо камеры сгорания. При этом подобные «мастера» умудряются еще и настолько сильно затянуть прижимные планки, что страдают крепежи трубок высокого давления. В общем проблема это исключительно «человеческая», а не заводская.

 

Выгодно купить по демократичным ценам запчасти в магазине «АвтоСтронг-М» поможет каталог контрактных запчастей.

 

Ремонтопригодность

Многое во время эксплуатации топливной аппаратуры зависит не только от степени ее надежности, но и ремонтопригодности. Здесь необходимо учесть наличие соответствующих технических возможностей автосервиса. Если говорить о форсунках компании Bosch (электромагнитные), то они хорошо ремонтируются, доступны оригинальные запчасти, отработаны технологии выполнения ремонтных работ.

 

Для пьезофорсунок немецкого производителя с оригинальными запчастями беда, но доступные на рынке аналоги имеют вполне достойное качество. Пьезоэлементы же отсутствуют на рынке полностью, поэтому в случае его выхода из строя потребуется полная замена форсунки или попытка поиска б/у элемента на разборках. Схожая ситуация и с форсунками Delphi, причем обоих типов, и пьезоэлектрическими, и электромагнитными.

 

Достаточной ремонтопригодностью обладают и форсунки от Denso. Оригинальные запчасти обойдутся в копеечку, но на рынке есть неплохие аналоги, а одной из особенностью компании является открытый доступ к технологиям ремонта, поэтому при желании в СТО можно организовать ремонт форсунок по технологиям производителя. Конечно, определенные особенности и нюансы есть, например, привязка к конкретному региону, но это не мешает при должном подходе обеспечить качественный ремонт.

 

Нет проблем найти детали и на форсунки Siemens/Continental, причем в последнее время они предлагались на рынке только в исполнении с пьезоэлементами. Они полностью ремонтопригодны, использовать можно оригинальные запчасти или их аналоги, но пьезоэлементы и для форсунок этих производителей никто не выпускает.

 

В процессе ремонта форсунок предусматривается их регулировка, проведение стендовых испытаний, генерация корректировочного кода. В нормальных автомастерских специалисты должны успешно решать вопросы с привязкой форсунок к ЭБУ после их восстановления. При этом в каждом случае имеются свои нюансы.

 

В целом для систем Common Rail ремонтировать можно только форсунки и ТНВД. Регуляторы можно почистить (удалить стружку), но значительного эффекта такая технология ремонта не дает. Исключение составляют только регуляторы, устанавливаемые компанией Denso на ТНВД HP3. Для него предусматривается возможность разборки и полировки золотника, чтобы повысить эффективность работы топливной системы и стабильность работы двигателя.

 

Топливная коррекция

Одной из процедур, зачастую используемых для оптимизации работы дизельных двигателей, является топливная коррекция. Она позволяет провести оценку состояния двигателя или топливной системы, опираясь на данные наименее изношенного из цилиндров. В современных авто ЭБУ получает данные по производительности цилиндров по данным датчика положения коленвала. Каждый поджиг топлива сопровождается, ускорением, передаваемым на коленвал. Но вместе с этим показатели производительности находятся в зависимости и от состояния элементов, как форсунок, так и цилиндров. Именно здесь на помощь и приходит топливная коррекция.

 

Проводится процедура только на холостых ходах, при наличии нагрузки на двигатель показатели коррекции стремятся к нулевым значениям.

 

Что же представляет из себя топливная коррекция? Это процедура управления подачей топлива  с целью выравнивания показателей производительности между цилиндрами. В оптимальном состоянии при холостом ходу двигателя размер коррекции равен 0. Данное утверждение верно для всех производителей Common Rail, за исключением Siemens/Continental. В зависимости от размеров силового агрегата размер коррекции может достигать 5-6 единиц. Для оборудования Siemens распространена практика с корректировкой значений в процентах.

 

Коррекция «-» указывает» на снижение поступления топлива, а «+» на необходимость ее увеличения. Чтобы увидеть реальную работоспособность цилиндров необходимо в процессе проведения операции затребовать на СТО распечатку данных по цилиндрам или (хотя бы) продемонстрировать параметры на экране. Проводится корректировка ЭБУ, то есть стандартный диагностический сканер вполне достаточен для отражения всех корректировок, проводимых электроникой.

 

Какая из систем будет лучше?

Еще десять лет назад при рассмотрении Common Rail можно было формировать рейтинги надежности по компаниям-производителям, занимающейся выпуском подобной аппаратуры. Сегодня подобные вопросы потеряли свою актуальность. Каких-либо принципиальных отличий между производителями нет. Вне зависимости от компании, Common Rail уверенно ремонтируются, да и цены в большинстве случаев остаются вполне доступными и схожими по размеру.

 

В свое время разработчики успешно справились с детскими болезнями первых Common Rail. В последние годы в России стало значительно меньше проблем с продажами низкокачественного топлива, повысилось качество сервисного обслуживания. Оно, кстати, важный элемент успешной эксплуатации топливной аппаратуры, особенно в контексте проведения смены топливных фильтров.

 

Если же какие-либо проблемы у дизелей с подобной системой и возникают, то вызваны они сплошь и рядом неправильной эксплуатацией и игнорированием простейших правил содержания и обслуживания оборудования.

 

Выводы

Со стороны может показаться, что о Common Rail теперь известно все, но это лишь малая часть ее секретов и тайн. Можно предположить, что в дальнейшем дизелей с такой системой будет становиться только больше на российском рынке.

 

Выбрать качественные запчасти на привлекательных условиях можно в каталоге контрактных запчастей.

 

Перейдя по ссылкам, вам будут доступны авто с разборок, доступные для заказа с них различных запчастей и деталей.

 

Вернуться к списку новостей

12.05.202341

Что такое система Common Rail

Если вы полагаете, что эволюция автомобильных двигателей зашла в тупик и уже давно не подвергается серьёзным изменениям, то глубоко заблуждаетесь. Типичный пример – массовое внедрение в дизельные силовые агрегаты системы Common Rail. И хотя впервые технология была испробована относительно давно, только сейчас она вышла на промышленный уровень, позволяя уменьшить потребление дизтоплива на 15% и при этом обеспечить прирост мощности мотора на внушительные 40%.

Суть технологии заключается в подаче дизтоплива в форсунки инжекторной системы под высоким давлением (порядка 2500 бар, а модификации последнего поколения преодолели и этот барьер).

Немного истории

Первый работающий прототип топливной системы Common Rail был сконструирован швейцарцем Робертом Хубером в преддверии 70-х годов прошлого столетия. Разработка была улучшена сотрудником цюрихского ФИТ Марко Гансером, но после этого идея почти на полтора десятилетия была предана забвению. И только в середине девяностых двум инженерам японской корпорации Denso, Масахито Мияки и Шохею Ито, удалось внедрить Common Rail в грузовые авто Rising Ranger, после чего патент был продан другим автопроизводителям. Японцы считают себя пионерами в деле массового внедрения технологии, но с этим не согласны в итальянской автомобильной компании Fiat. Представители концерна утверждают, что именно они сумели сконструировать первый автомобиль, силовой агрегат которого был наделён технологией прямого впрыска, и сделали это раньше Denso, в 1987 году. Другое дело, что в те времена финансовое состояние Fiat было крайне нестабильным, и денег на дальнейшее усовершенствование технологии не нашлось. Поэтому фиатовцам пришлось продать патент на инновационную технологию впрыска немцам из Bosch в 1993 году. И именно им удалось довести проект до стадии массового внедрения.

Так что в Fiat этот вынужденный шаг сегодня считают большой ошибкой. Но именно в Италии в 1997 году была представлена первая серийная модель автомобиля с прямым впрыском дизтоплива. Это была Alfa Romeo 156 с силовым агрегатом 1.9 JTD (усовершенствованная технология второй генерации с многоточечным впрыском).

Автомобиль Alfa Romeo 156

Немцы же внедрили Common Rail чуть позже, но зато Mercedes-Benz C 220 продавался куда активнее Alfa Romeo.

Сегодня технология Common Rail вышла далеко за рамки автомобильных двигателей – такие силовые установки активно используют в судостроении, энергетике, на железнодорожном транспорте.

Принцип функционирования Common Rail

Дословный перевод термина – «общая магистраль», но технически более грамотно говорить об общей рампе, в расширенной трактовке Common Rail можно охарактеризовать как обеспечение подачи дизтоплива в форсунки под одинаковым давлением.

Конструкция системы является двухконтурной – сначала топливо подаётся с относительно невысоким давлением до ТНВД (не более 6 бар), после чего оно нагнетается до значений 1300-2500 бар и подаётся до форсунок.

Технически это реализуется по-разному. ТН, расположенный в баке (в некоторых конструкциях – в задней части ТНВД), подает солярку к насосу высокого давления, минуя фильтр и подогреватель горючего. Последний приводится в движение мотором (приводом может быть непосредственно распредвал или ременная передача), и нагнетает дизтопливо под высоким давлением дальше по контуру в рейку. Поскольку рампа оснащается трубками одинаковой длины, на конце которых устанавливаются форсунки, это позволяет распределять давление на одинаковом уровне. Регулятор давления сбрасывает излишки топлива через контур охладителя в бак. Присутствует и датчик давления, передающий показания в ЭБУ, на основании этих данных и осуществляется управление работой системы.

Клапан сброса давления может располагаться непосредственно на трампе или на корпусе ТНВД – подобная схема реализована в системах от Siemens.

Топливные системы Common Rail классифицируются по типу управления давлением на следующие разновидности:

• посредством дозирующего клапана, монтируемого на контуре низкого давления. ЭБУ мотора в зависимости от показаний датчика изменяет сигнал скважности, тем самым подавая на форсунки необходимое количество горючего;
• посредством регулятора давления, устанавливаемого в контуре ВД. Для сброса давления излишки топлива направляются в бак по обратной магистрали;
• комбинированный способ, когда в системе впрыска устанавливается и клапан, и регулятор. Такая схема более сложная, но обеспечивает лучшую и более точную дозировку.

Отметим, что дозирующий клапан также может иметь разное исполнение. В одном случае подаваемый управляющий сигнал пропорционален давлению, а в другом – обратно пропорционален, и эти нюансы нужно знать при проведении диагностики топливной системы.

Узнать о наличии системы впрыска горючего Common Rail на дизеле можно по наличию аккумулятора давления. Сама рампа может иметь разное исполнение и форму – цилиндрическую или похожую на сферическую, литую или кованую. Клапана сброса топлива бывают механическими, но чаще встречаются с электронным управлением. В силовых агрегатах V-образного типа обычно используются 2 или более рейки на блок, практикуется установка на одной рампе регулятора давления, а на второй – датчика. Существуют конструкции с третьей рейкой, которая распределяет топливо на две другие. Конструкция рампы должна обеспечивать поддержку высокого давления неразрушающего действия в контуре и равномерное распределение горючего по форсункам.

В системе впрыска ВД Common Rail задействованы форсунки определённого устройства. Вначале это были форсунки, оснащаемые клапаном соленоидного типа с электрическим управлением иглой в распылителе. Затем, по мере роста рабочего давления, появились форсунки с пъезоэлементами, но в последнее время соленоидный принцип реанимируется, поскольку удалось существенно сократить время реакции на команды, поступающие с ЭБУ мотора, при этом такая конструкция проще, дешевле и легче поддаётся ремонту.

На каких моделях используется система

Если говорить о перспективах впрыска солярки под высоким давлением, то они достаточно радужные – практически у всех автопроизводителей имеются дизели, оснащённые одной из 4 разновидностей Common Rail (Bosh, Denso, Delphi, Siemens).

Правда, сегодня последний тип позиционируется под брендом Continental. Но автопроизводители стараются идентифицировать такие системы или их компоненты под собственными наименованиями (в целях маркетинга, разумеется):

• у BMW это двигатели с символом D.
• в Land Rover Freelander они обозначаются как TD
• Scania использует термин XPI (это совместная разработка с компанией Cummins).
• Daimler именует свои силовые агрегаты CDI.
• Chrysler и Jeep такие же системы обозначают как CRD.
• название JTD (MultiJet, TTiD, Quadra-Jet) используют Fiat, Lancia и Alfa Romeo (это Fiatовская разработка).
• фордовцы обозначают такие моторы аббревиатурой TDCi.
• у Honda встречается обозначение i-CTDi.
• General Motors поставляет системы CDTi для Opel, DTi для Isuzu, VCDi для Chevrolet.
• Обозначение CRDi встречается у Kia и Hyundai.
• Mazda использует аббревиатуру CiTD.
• Mitsubishi применяет обозначение DI-D.
• у Nissan система Common Rail обозначается как dCi.
• концерн PSA использует термины HDI/HDi.
• французы из Renault используют обозначение dCi.
• у Subaru Legacy такие дизели имеют приставку TD.
• Toyota использует аббревиатуру D-4D.
• Volkswagen (заодно и Skoda) обозначает дизеля с впрыском под давлением как TDI.
• у Volvo можно встретить обозначения D3/D4/D

Впрочем, запомнить все эти аббревиатуры – удовольствие сомнительное, тем более, что каждый год в этом списке случаются изменения.

Надеемся, что вы поняли, как работает система Common Rail. И если в будущем планируете приобрести новое авто, то эта информация поможет вам сделать более осознанный выбор.

Подробная история системы впрыска Common Rail

Современная версия системы впрыска Common Rail, которая используется в дизельных двигателях, была изобретена в 1990 году. Это изобретение основано на почти столетнем развитии дизельного двигателя.

Хотя система впрыска Common Rail не так влиятельна, как изобретение дизельного двигателя, она многое сделала для дизельных автомобилей. Благодаря своей долгой истории и постоянному использованию почти во всех дизельных двигателях система впрыска Common Rail весьма интересна.

Что привело к изобретению системы впрыска Common Rail?

Как упоминалось выше, система впрыска Common Rail (система впрыска CR) имеет богатую историю. Новые изобретения не делаются на пустом месте. На самом деле, история системы впрыска CR восходит к Первой мировой войне.

В 1913 году британская инженерная компания Vickers Ltd. подала патент на систему впрыска CR с механическим приводом. Эта конструкция использовалась в двигателях подводных лодок, но была несовместима с автомобильными дизельными двигателями того времени.

Первый случай использования электричества для управления некоторыми аспектами системы произошел в 1930-х годах. В этой новой конструкции Гарри Кеннеди и Брукса Уокера для управления топливными клапанами использовались электромагниты. Он использовался американской дизельной компанией под названием Atlas-Imperial во многих своих дизельных двигателях.

Многие двигатели на лодках и поездах в то время использовали модифицированную систему впрыска CR в своих дизельных двигателях.

Эти ранние образцы привели к ранним концепциям современной системы впрыска CR для автомобилей в 1960-е годы. Все началось с более совершенного электромагнитного клапана впрыска топлива, изобретенного Робертом Хубером.

В то время швейцарский ученый работал с Societe des Procedes Modernes D’Injection, которое руководило этими новыми разработками. К сожалению, их достижений было недостаточно, чтобы сделать систему впрыска CR более эффективной, чем система того времени.

После нескольких неудачных попыток интегрировать систему в коммерческие автомобили в 80-х годах мы подошли к 90-м годам, когда несколько попыток принесли свои плоды.

Кто изобрел и внедрил систему впрыска Common Rail?

В 1990-х годах немецкая компания Robert Bosch GmbH и корпорация Denso из Японии представили современную систему впрыска Common Rail для автомобилей.

Корпорация Denso получила концепцию от Renault и сумела реализовать ее в коммерческих целях в 1995 году. Эта разработка была поддержана Масахико Мияки, Такаси Иванага и Хидэя Фудзисава, патент которых был утвержден в 1988 году.0005

Что касается Robert Bosch GmbH, то их система впрыска Common Rail была приобретена у группы Fiat и Mario Ricco. В начале 1990-х годов Марио Рикко вместе с группой Fiat исследовал усовершенствования системы впрыска CR.

Когда группа Fiat переживала трудные финансовые времена, они продали концепцию и исследования компании Robert Bosch GmbH. Немецкая компания продолжала развивать его до тех пор, пока в 1997 году не интегрировала эту концепцию в коммерческие автомобили.

Обе эти системы впрыска Common Rail напоминают современные системы впрыска тем, что они работают с электронным блоком управления (ЭБУ). Это определяющий аспект, который отделяет ранние версии от современных.

Кроме того, это были первые системы впрыска Common Rail, приспособленные для работы в автомобилях.

Почему они разработали систему впрыска Common Rail?

Судя по тому, сколько времени понадобилось автомобильной промышленности для разработки этой технологии, легко понять, насколько это было непросто. Вы можете быть удивлены, почему они пошли на такие длины. Частично это, безусловно, связано с конкуренцией и желанием продвигаться вперед ради продвижения.

Однако была и более важная причина, по которой эти компании стремились внедрить эту технологию. Этой причиной были постоянно растущие нормы выбросов. Закон о чистом воздухе 19 г.В 1990 году в Закон 70 были внесены поправки, которые стали более строгими в отношении автомобилей.

Ранние версии системы введения CR были ненамного эффективнее современных технологий. Когда Denso Corporation и Bosch внедрили эту систему в автомобили, она была намного эффективнее, чем раньше.

Используя эту новую систему, компании смогли соответствовать различным стандартам выбросов для дизельных двигателей. Двигатели с новой системой были тише, эффективнее и чище.

Доказанное повышение эффективности в дополнение к стандартам выбросов побудило многих других производителей принять систему впрыска Common Rail.

Какой автомобиль был первым, в котором система впрыска Common Rail стала стандартной?

Первые дизельные автомобили с системой впрыска Common Rail были выпущены корпорациями Denso и Alfa Romeo. Корпорация Denso выпустила первый серийный автомобиль с этой системой, а Alfa Romeo выпустила первый легковой автомобиль.

Корпорация Denso выпустила версию своего Hino Ranger с системой впрыска CR в 1995 году. Этот грузовик был частью четвертого поколения Hino Ranger, которое просуществовало с 1989 по 2002 год. Он был назван Hino Rising Ranger.

Компания Alfa Romeo, детали которой поставляла компания Robert Bosch GmbH, выпустила модель Alfa Romeo 156 в 1997 году. Этот компактный автомобиль представительского класса производился в период с 1997 по 2007 год. легковой автомобиль.

Как система впрыска Common Rail повлияла на продажи дизельных автомобилей?

Поскольку системы впрыска Common Rail были не единственной разработкой в ​​конце 1980-х и 1990-х годов трудно точно определить изменения, являющиеся прямым результатом системы впрыска CR. Не говоря уже о снижении налоговых сборов на дизельное топливо в ЕС в то время.

В этот период также появились методы прямого впрыска, которые часто используются в сочетании с системами Common Rail. Это еще один фактор, повлиявший на продажи дизельных автомобилей.

Однако система впрыска Common Rail способствовала значительному увеличению продаж дизельных автомобилей. Улучшения, которые он привнес в дизельные двигатели, сделали их очень желанными.

В 1995 году доля дизельных автомобилей в странах Европейского агентства по охране окружающей среды (ЕАОС) составляла 14,2%. К 2009 году этот показатель увеличился до 33,2%.

Особенности устройства и преимущества топливной системы Common Rail

В современных автомобилях используются системы впрыска топлива. Если раньше такая модификация была только у дизельных силовых агрегатов, то сегодня многие бензиновые моторы получают один из видов впрыска. Подробно они описаны в другом обзоре .

Теперь речь пойдет о разработке, которая получила название Common Rail. Давайте посмотрим, как он появился, в чем его особенность, а также в чем его преимущества и недостатки.

Что такое топливная система Common Rail

В словаре понятие Common Rail переводится как «аккумуляторная топливная система». Его особенность в том, что порция дизельного топлива берется из резервуара, в котором топливо находится под высоким давлением. Рампа расположена между ТНВД и форсунками. Впрыск осуществляется форсункой, открывающей клапан, и топливо под давлением выбрасывается в цилиндр.

Топливная система этого типа представляет собой последний шаг в эволюции дизельных силовых агрегатов. По сравнению с бензиновым аналогом дизель более экономичен, так как топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, а не во впускной коллектор. А с этой модификацией КПД силового агрегата значительно возрастает.

Система впрыска Common Rail повысила экономичность автомобиля на 15% в зависимости от настроек режима работы ДВС. При этом обычно побочным эффектом экономичности мотора является снижение его производительности, но в этом случае мощность агрегата, наоборот, увеличивается.

Причина этого кроется в качестве распределения топлива внутри цилиндра. Всем известно, что КПД двигателя напрямую зависит не столько от количества поступающего топлива, сколько от качества его смешения с воздухом. Поскольку при работе двигателя процесс впрыска происходит за доли секунды, необходимо, чтобы топливо как можно быстрее смешалось с воздухом.

Для ускорения этого процесса используется распыление топлива. Так как магистраль за топливным насосом имеет высокое давление, дизельное топливо распыляется через форсунки более эффективно. Сгорание топливовоздушной смеси происходит с большей эффективностью, от чего двигатель демонстрирует увеличение КПД в несколько раз.

История

Введением данной разработки стало ужесточение экологических норм для производителей автомобилей. Однако основная идея появилась в конце 60-х годов прошлого века. Его прототип разработал швейцарский инженер Роберт Хубер.

Чуть позже эту идею доработал сотрудник Швейцарского федерального технологического института Марко Гансер. Эту разработку использовали сотрудники Denzo и создали систему топливной рампы. Новинка получила незамысловатое название Common Rail. В последние годы 1990-х разработка появилась в коммерческом транспорте на моторах EDC-U2. Такую топливную систему получили грузовики Hino (модель Rising Ranger).

В 95-м году эта разработка стала доступна и другим производителям. Инженеры каждой марки модифицировали систему и адаптировали ее к характеристикам собственной продукции. Однако Denzo считает себя пионером в использовании этого впрыска на автомобилях.

Это мнение оспаривает другая марка, FIAT, которая в 1987 году запатентовала прототип дизельного двигателя с непосредственным впрыском (модель Chroma TDid). В этом же году сотрудники итальянского концерна начали работу над созданием электронного впрыска, который имеет аналогичный принцип работы с Common Rail. Правда, система получила название UNIJET 1900cc.

Современный инжекторный вариант работает по тому же принципу, что и первоначальный вариант, независимо от того, кто считается его изобретателем.

Конструкция

Рассмотрим устройство данной модификации топливной системы. Контур высокого давления состоит из следующих элементов:

• Линия, способная выдерживать высокое давление, во много раз превышающее степень сжатия двигателя. Он выполнен в виде цельных трубок, к которым присоединены все элементы схемы.
• ТНВД — насос, создающий необходимое давление в системе (в зависимости от режима работы двигателя этот показатель может быть более 200 МПа). Этот механизм имеет сложную структуру. В современном исполнении его работа основана на плунжерной паре. Подробно описано в еще один отзыв … Устройство и принцип работы топливного насоса так же описан отдельно .
• Топливная рейка (рельсовая или аккумуляторная) представляет собой небольшой толстостенный резервуар, в котором скапливается топливо. Форсунки с распылителями и другое оборудование подключаются к нему с помощью топливных магистралей. Дополнительной функцией рампы является гашение колебаний расхода топлива, возникающих при работе насоса.
• Датчик и регулятор давления топлива. Эти элементы позволяют контролировать и поддерживать нужное давление в системе. Поскольку насос постоянно работает при работающем двигателе, он постоянно закачивает дизельное топливо в магистраль. Чтобы он не лопнул, регулятор сбрасывает лишнее рабочее тело в обратку, которая соединена с баком. Подробнее о том, как работает регулятор давления, см. здесь .
• Форсунки подают необходимую порцию топлива в цилиндры агрегата. Разработчики дизельных двигателей решили разместить эти элементы непосредственно в головке блока цилиндров. Такой конструктивный подход позволил одновременно решить несколько сложных вопросов. Во-первых, он минимизирует потери топлива: во впускном коллекторе системы многоточечного впрыска небольшая часть топлива остается на стенках коллектора. Во-вторых, дизель зажигается не от свечи накаливания и не от искры, как в бензиновом двигателе — его октановое число не позволяет использовать такое зажигание (какое октановое число, читайте здесь ). Поршень сильно сжимает воздух при выполнении такта сжатия (оба клапана закрыты), в результате чего температура среды повышается до нескольких сотен градусов. Как только форсунка распыляет топливо, оно самовозгорается от высокой температуры. Поскольку этот процесс требует идеальной точности, устройства оснащены электромагнитными клапанами. Они запускаются по сигналу от ЭБУ.
• Датчики следят за работой системы и посылают соответствующие сигналы на блок управления.
• Центральным элементом Common Rail является ЭБУ, который синхронизирован с мозгом всей бортовой системы. В некоторых моделях автомобилей он интегрирован в основной блок управления. Электроника может фиксировать не только работу двигателя, но и других узлов автомобиля, благодаря чему более точно рассчитывается количество воздуха и топлива, а также момент распыления. Электроника запрограммирована на заводе. Как только ЭБУ получает необходимую информацию от датчиков, срабатывает заданный алгоритм, и все исполнительные устройства получают соответствующую команду.
• В любой топливной системе есть фильтр. Он установлен перед топливным насосом.

Дизельный двигатель, оснащенный топливной системой этого типа, работает по особому принципу. В классическом варианте впрыскивается вся порция топлива. Наличие топливного аккумулятора позволяет распределять одну порцию на несколько частей при выполнении мотором одного цикла. Этот метод называется множественной инъекцией.

Суть его сводится к тому, что перед подачей основного количества дизельного топлива производится предварительный впрыск, который еще больше нагревает рабочую камеру, а также повышает в ней давление. Когда остальная часть топлива распыляется, оно воспламеняется более эффективно, обеспечивая высокий крутящий момент ДВС с общей топливной рампой даже при низких оборотах двигателя.

В зависимости от режима работы часть топлива будет подаваться один или два раза. Когда двигатель работает на холостом ходу, цилиндр прогревается за счет двойного предварительного впрыска. При увеличении нагрузки выполняется один предварительный впрыск, что оставляет больше топлива для основного цикла. Когда двигатель работает с максимальной нагрузкой, предварительный впрыск не производится, а используется весь запас топлива.

Перспективы развития

Стоит отметить, что данная топливная система совершенствовалась по мере увеличения компрессии силовых агрегатов. Сегодня автовладельцам предлагается 4-е поколение Common Rail. В нем топливо находится под давлением 220 МПа. Данная модификация устанавливается на автомобили с 2009 года..

Предыдущие три поколения имели следующие параметры давления:

1. С 1999 года давление в рампе составляет 140 МПа;
2. В 2001 году этот показатель увеличился на 20 МПа;
3. Спустя 4 года (2005 год) автомобили стали оснащаться топливными системами третьего поколения, которые были способны создавать давление 180 МПа.

Повышение давления в магистрали позволяет осуществлять впрыск большего объема дизельного топлива за тот же период времени, что и в предыдущих разработках. Соответственно, это увеличивает прожорливость автомобиля, но при этом заметно увеличивается прирост мощности. По этой причине некоторые рестайлинговые модели получают мотор идентичный предыдущему, но с повышенными параметрами (чем рестайлинг отличается от модели следующего поколения описано отдельно ).

Повышение эффективности данной модификации осуществляется за счет более точной электроники. Такое положение вещей позволяет сделать вывод, что четвертое поколение — это еще не вершина совершенства. Однако повышение эффективности топливных систем провоцируется не только стремлением автопроизводителей удовлетворить запросы экономных автомобилистов, но в первую очередь повышением экологических норм. Эта модификация обеспечивает лучшее сгорание дизельного двигателя, благодаря чему автомобиль успевает пройти контроль качества перед сходом с конвейера.

Преимущества и недостатки системы Common Rail

Современная модификация этой системы позволила увеличить мощность агрегата за счет распыления большего количества топлива. Поскольку в современных автопроизводителях устанавливают большое количество всевозможных датчиков, электроника стала более точно определять количество дизельного топлива, необходимого для работы ДВС в конкретном режиме.

Это основное преимущество Common Rail перед классическими модификациями автомобилей с насос-форсунками. Еще один плюс в пользу инновационного решения – его легче ремонтировать, так как он имеет более простое устройство.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки. Также требуется более качественное топливо. Еще одним недостатком является то, что форсунки имеют более сложную конструкцию, поэтому имеют меньший срок службы. При выходе из строя любого из них клапан в нем будет постоянно открыт, что нарушит герметичность контура и система отключится.

Подробнее об устройстве и различных вариантах исполнения топливного контура высокого давления смотрите в следующем видео:

Принцип работы компонентов топливного контура системы Common Rail. Часть 2

Посмотреть это видео на YouTube

Вопросы и ответы:

Какое давление в системе Common Rail? В топливную рампу (аккумуляторную трубку) топливо подается под низким давлением (от вакуума до 6 атм.) а во второй контур под высоким давлением (1350-2500 бар.)

Чем отличается Common Rail от ТНВД ? В топливных системах с насосом высокого давления насос сразу распределяет топливо по форсункам.