Какое давление должно быть в рампе дизельного двигателя

Содержание

1. Давление бензина, как измерить, сколько должно быть
2. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА В РАМПЕ
3. ПРИЧИНЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
4. ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ
5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАНОМЕТРА ДЛЯ ПРОВЕРКИ СВОИМИ РУКАМИ
6. КАК ИЗМЕРИТЬ?
7. КАКОЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ДАВЛЕНИЕ В ТОПЛИВНОЙ РЕЙКЕ?
8. Система впрыска COMMON RAIL для дизельных двигателей
9. Система впрыска COMMON RAIL для дизельных двигателей ⇐ H-1 Grand Starex. Cистема питания, выпуска
10. Видео

Давление бензина, как измерить, сколько должно быть

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА В РАМПЕ

Давление топлива в рампе напрямую влияет на количество подаваемого в цилиндры топлива. Поэтому отклонение от номинальных значений приведет к переобогащению либо переобеднению топливовоздушной смеси. Из статьи вы узнаете, как самостоятельно изготовить прибор и измерить давление в топливной рейке инжекторного двигателя. Полученные значения позволят оценить производительность бензонасоса, исправность РДТ.

ПРИЧИНЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

В процессе диагностики не стоит делать поспешных выводов, так как слишком бедная или богатая смесь может быть вызвана неисправностью форсунок, ДМРВ, ДТОЖ, РХХ, лямбда-зонда либо подсосом воздуха во впускной коллектор/выхлопную систему.

ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

Чтобы понять цель измерения давления топлива в рампе, достаточно знать принцип дозирования порции топлива на двигателях с инжекторной системой впрыска. Количество бензина, подающегося в цилиндры, регулируется продолжительность открытия форсунок. Время открытия рассчитывается ЭБУ исходя из значений в каждой режимной точке двигателя (нагрузка, количество поступившего воздуха и прочие параметры).

Соответственно, если давление в топливной рампе будет в два раза ниже необходимого, то за равное время открытия форсунок в цилиндры попадет в два раза меньше топлива.

Топливная рампа представляет собой лишь накопитель бензина. Поэтому измерение давления в первую очередь используется при диагностике бензонасоса и проверке регулятора давления топлива. РДТ предназначен для поддержания постоянного давления в рампе. Он может быть установлен в баке (система питания без обратки) либо вмонтирован в топливную рампу (излишки бензина поступают в бак через шланг обратного слива).

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАНОМЕТРА ДЛЯ ПРОВЕРКИ СВОИМИ РУКАМИ

Устройство прибора для измерения давления в топливной системе:

Тип прибора для измерения будет зависеть от особенностей устройства топливной

магистрали конкретного автомобиля. К примеру, в топливную рампу (система питания с обраткой) на автомобилях ВАЗ штатно вмонтирован штуцер, через который можно произвести измерение. Чтобы проверить давление в топливной рампе, достаточно выкрутить золотник, а шланг, подключенный к манометру, закрепить на штуцере с помощью хомута и ФУМ-ленты.

В продаже можно найти готовые наборы для измерения давления топлива в рампе. В комплекте с манометром будет набор фитингов для подключения к наиболее распространенным типам систем подачи топлива. Перед покупкой прибора обязательно уточните наличие в комплекте переходника, подходящего для измерения давление в рейке вашего автомобиля.

КАК ИЗМЕРИТЬ?

КАКОЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ДАВЛЕНИЕ В ТОПЛИВНОЙ РЕЙКЕ?

В отличие от ДВС цикла Дизеля с системой впрыск Common Rail, в топливной рампе бензинового двигателя с распределительным впрыском на клапаны давление редко превышает 5 Атм. Исправный топливный насос способен выдать до 7 Атм., но РДТ будет сбрасывать излишек бензина обратно в бак.

Не существует единого нормального значения давления, подходящего для всех видов систем питания. Поэтому перед проверкой стоит обязательно обратиться к руководству по ремонту и эксплуатации вашего авто.

О чем может свидетельствовать слишком низкое давление топлива в рейке?

Если после выключения зажигания стрелка манометра начинает быстро опускаться, система негерметична. Чаще всего причина в неисправном регуляторе давления, который после остановки двигателя должен предотвращать быстрый слив бензина в бак. Также к быстрому падению приводят негерметичные форсунки, которые начинают перепускать топливо в цилиндры, и неисправный клапан обратного слива топлива бензонасоса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Система впрыска COMMON RAIL для дизельных двигателей

H-1 Grand Starex. Cистема питания, выпуска. Клуб любителей микроавтобусов и минивэнов

Система впрыска COMMON RAIL для дизельных двигателей ⇐ H-1 Grand Starex. Cистема питания, выпуска

Сообщение uragobelkov » 15 мар 2011, 09:37

Добавлено спустя 18 минут 9 секунд:
Знакомство с системой COMMON RAIL.
Дизельные двигатели.

Базовый дизайн бензинового и дизельного двигателя остается одинаковым. Оба имеют по два или по четыре клапана, которые подают смесь в цилиндры,те двигают коленвал. Но в дизеле газовая смесь не воспламеняется за счет свечи зажигания, она только сжимается. Как только цилиндр подается в верхнюю точку топливо распыляется из инжектора в камеру сгорания, где оно смешивается с горячим сжатым воздухом и самовоспламеняется. Для этого сила сжатия в дизельном двигателе должна быть во много раз сильнее, чем в бензиновом. Обычно используется отношение компрессии от 16:1 до 24:1, что создает давление на уровне 150 бар. Оно генерирует температуру в 250 градусов, поскольку при такой температуре начинается горение большинства газов, нетрудно сделать вывод, что воспламенение начинается как только цилиндр достигнет верхней точки, где фиксируется максимальное давление.
Дизельные двигатели сконструированы так, чтобы развивать высокие обороты на низких скоростях работы двигателя, что приводит к высокой экономии топлива. Это достигается за счет использования технологии Common rail вместе с эффективной технологией турбонаддува. На диаграмме показано как оборотистость повысилась с 70 Nm/литра до 182 Nm/литра за последние 20 лет. А потребление топлива упало на 60%! Если провести сравнение с бензиновыми двигателями (которые работают по стехиометрическому принципу 14,7:1),

в дизелях используется очень обедненная смесь. Отношение воздуха к топливу в дизелях на полной нагрузке колеблется от 17:1 до 29:1, а на холостом ходе или без нагрузки до 145:1. Однако в камере сгорания локализованная смесь меняет свое отношение. Невозможно достигнуть однородной смеси топлива и воздуха в пределах камеры сгорания. Для сокращения числа отклонений состава смеси впрыск представляет собой серию мелких впрысков топлива. Высокая сила давления создает хорошую сегментацию топлива.
Впрыск
Дизеля не имеют дроссельной заслонки. Вместо этого, процесс сгорания контролируется следующими факторами: Синхронизация впрыска, Продолжительность впрыска, Карта впрыска по инжекторам, С помощью электронного блока управления в системах common rail можно контролировать каждый фактор индивидуально.
Синхронизация впрыска
Синхронизация впрыска является основным фактором контроля выхлопа, потребления топлива и шумности. Оптимальная синхронизация начала впрыска зависит от нагрузки на двигатель. В автомобильных двигателях, которые работают без нагрузки, точка оптимального угла зажигания находится от 2-х градусов коленвала перед верхней точкой цилиндра до 4 градусов после того, как цилиндр пройдет верхнюю мертвую точку. В условиях частичной нагрузки угол колеблется от 6 градусов до верхней точки и до 4 градусов после верхней точки. На полной нагрузке угол зажигания должен быть в пределах 6-15 градусов до верхней мертвой точки. Продолжительность горения 40-60 градусов оборота коленвала. Если впрыск произошел слишком рано, то сгорание произойдет в момент, когда поршень еще поднимается. Это приведет к снижению эффективности и увеличит расход топлива. Быстрый подъем цилиндра увеличит шумность. Позднее зажигание снижает обороты и приводит к неполному сгоранию и выбросу несгоревших гидрокарбонов.

Продолжительность впрыска
В обычных двигателях количество впрыскиваемого топлива прямо пропорционально времени открытия инжектора. В дизеле впрыск варьируется в зависимости от потока топлива в зависимости от разницы давления впрыска и в камере сгорания, плотности топлива (в зависимости от температуры), динамических свойств давления топлива. Также контроль осуществляется и через открывание инжектора.
Карта впрыска
Дизельные инжектора на подают топливо в камеру сгорания за одно открытие. Они имеют несколько фаз: Первая фаза предварительного впрыска — короткий импульс, который снижает шумность и позволяет сократить выброс Nox. Основная часть топлива подается во время основной фазы впрыска, а затем происходит финальный впрыск топлива. Он необходим для сокращения вредного выхлопа путем его выжига в каталическом конвертере-накопителе, поднимает температуру выхлопного газа для регенерации фильтра взвешенных частичек. Он происходит вплоть до 180 градусов оборота коленвала. Объем впрыска колеблется в пределах 1 мм³ до 50 мм³ на полной нагрузке. Продолжительность впрыска 1-2 миллисекунды.
Описание системы
В отличие от традиционных дизельных двигателей, которые управляются блоком управления, common rail подает топливо на форсунки через накопительную рампу, поэтому они похожи на бензиновые двигатели. Поскольку разделены функция образования высокого давления и функция впрыска, системы common rail могут подавать топливо в широком диапазоне угла зажигания и уровня давления.
Диаграмма показывает простую систему common rail. Механический насос(1) создает давление, которое подает топливо в рампу(3). Клапан контроля потока топлива(4) поддерживает давление на уровне, которое задано блоком управления(8). Рампа подает топливо на инжектора(5). Датчики информируют ЭБУ о достигнутом давлении(2), скорости двигателя(9), положении распредвала(10), уходе педали акселератора(11), давлении надува(12), температуре впускного воздуха(13), температуре охлаждающей жидкости(14). Позиции 6 и 7 — топливный фильтр и топливный бак. Более сложные системы используют дополнительные датчики: cкорости, внешней температуры, широкополосный кислородный датчик, датчик разницы давления (определяет засорение катализатора или фильтра частичек в выхлопе). На диаграмме не указаны свечи накаливания. Они используются, только если внешняя температура падает ниже 0 градусов. Блок управления может контролировать давления турбины, рециркуляцию выхлопного газа и заслонки впускного коллектора.
Компоненты cистемы common rail
Высокое давление до 2000 бар создается насосом ТНВД. Насос приводится в движение коленвалом обычно представляет собой радиально расположенные цилиндры как показано на рисунке. Насос смазывается топливом и потребляет 3,8Ватт мощности. Поэтому поток топлива может различаться в зависимости от нагрузки на двигатель, а каждый поршень насоса может выключаться. Это возможно с помощью соленоида, который держит клапан поршня в открытом состоянии. Однако, когда один из поршней выключается, подача топлива становится более неустойчива, чем когда работают все три цилиндра.
Клапан контроля давления

Клапан контроля давления представляет собой соленоидный клапан, которых охлаждается топливом. Степень открытия клапана регулируется шириной импульса на частоте 1KHz. Если клапан не активирован, внутренняя пружина держит давление на уровне 100Бар. Если клапан активирован, то сила электромагнита давит на пружину и клапан закрывается, давление увеличивается. Этот клапан также играет роль механического демпфера, который смягчает импульсы высокого давления, когда на насосе ТНВД работает менее трех поршней.
Рампа
Рампа направляет топливо к инжекторам. Она довольно массивна, чтобы внутреннее аккумулированное давление было независимо от открытия инжекторов. На раме устанавливается датчик давления, который предохраняет от излишне высокого давления, которое может быть опасно, а также перепускной клапан сброса давления.
Инжектора

Внешне инжектора похожи на стандартные инжектора от бензинового двигателя, но они сильно отличаются внутри. На рисунке изображен такой инжектор. Для работы инжекторов используется гидравлическая система, поскольку они работают под большим давлением. Обмотка соленоида контролирует не иглу открытия, а движение небольшого шарика, который регулирует поток топлива от контрольной камеры внутри всего корпуса инжектора. Продолжительность жизни инжектора в системах common rail это очень важный фактор. Bosch определяет ее как 1 млн. открытий и закрытий.
Однако, как работает система common rail?

Для этого необходимы следующие компоненты:
⋅ Очень высокое давление (до 2000 бар)
⋅ Изменение количества впрыскиваемого топлива, контроль давления во впускном коллекторе, и начала впрыска.
⋅ Предварительная и финальная стадии впрыска
⋅ Температурный режим смеси воздух/топливо в момент пуска
⋅ Контроль холостого хода в зависимости от нагрузки двигателя
⋅ Точность в течение всего цикла впрыска

• Пуск двигателя
Количество впрыскиваемого топлива и начало синхронизации впрыска, необходимого для пуска определяются по температуре двигателя и скорости вращения коленвала на пуске. Специальные программы используются для очень холодной температуры и для высокогорья. Иногда турбина может отключаться, поскольку ее вращение, даже небольшое, может затребовать мощность, которой не хватит для пуска.
• Движение

В условиях нормального движения, количество впрыскиваемого топлива определяется по датчику положения педали акселератора, скорости двигателя, температуре топлива и впускного воздуха. Однако могут использоваться и другие факторы и карты впрыска, которые принимают в расчет лимиты по выхлопу, дымность, механический перегруз и перегрев (включая смоделированную и реальную температуру выхлопного газа, масла охлаждения, турбины и инжекторов). Начало контроля впрыска — это функция скорости двигателя, количества впрыскиваемого топлива, температуры двигателя и внешнего давления.

Настройка холостого хода зависит от температуры двигателя, напряжения АКБ, работы кондиционера. Холостой ход – функция закрытого цикла, где ЭБУ мониторит реальную скорость двигателя и продолжает регулировать подачу топлива до тех пор, пока не будет достигнут заданный уровень.
• Лимит Оборотов
В отличие от бензинового двигателя, где подача топлива перекрывается как только обороты достигают заданного максимума, в дизеле система управления сокращает подачу топлива по мере возрастания оборотов двигателя и приближения к пику. При достижении максимума оборотов количество подаваемого топлива равно нулю.
• Демпфирование
Резкие неожиданные изменения в оборотах двигателя могут привести к нестабильной работе и прерывистому движению автомобиля. Для этого используется активное подавление нестабильности. Существуют два подхода. Во-первых, отфильтровываются любые неожиданные движения педали акселератора. Во вторых, ЭБУ определяет нестабильность и активно компенсирует его путем увеличения количества впрыскиваемого топлива, когда двигатель снижает скорость и и уменьшает подачу, когда скорость увеличивается.
• Контроль мягкой работы

Поскольку механически цилиндры отличаются, вклад каждого цилиндра во вращение разный. Разница может выражаться в резкости хода и повышенному выхлопу. Система контроля мягкости хода измеряет разницу в скорости двигателя и определяет ее разницу. Она сравнивает скорость сразу после впрыска со средней скоростью двигателя. Если скорость падает, то в этот цилиндр увеличивается подача топлива. Если скорость увеличивается, то подача топлива в конкретный цилиндр сокращается.
• Контроль датчика Кислорода закрытого цикла
Как и в бензиновом двигателе, дизель использует контроль замкнутого цикла кислородный датчика. Однако в дизелях широкополосный кислородник используется для расчета смеси 60:1. Такой датчик состоит из комбинации ячеек Нернста продольного гальванотермомагнитный эффекта и кислородного насоса. Поскольку датчик производит сигнал по мере концентрации давления выхлопного газа и концентрации кислорода, он может быть компенсирован за счет разницы давления выхлопного газа. Сигнал меняется по мере времени работы и для компенсации используется сравнение измеренной концентрации кислорода в выхлопе и расчетной величины сигнала датчика, когда он чувствует воздух. Компенсация используется на максимальных нагрузках двигателя. Если есть разница, то применяется обедняющая коррекция. Управление по замкнутому циклу используется для короткосрочной и долгосрочной адаптации бедной смеси. Это особенно важно для лимитирования дыма, когда количество измеренного в газе кислорода сравнивается с заданной по карте впрыска величиной. Обратный сигнал датчика также используется для определения достижения эффекта рециркуляции.
• Контроль давления топлива и его потока
Давление в рампе регулируется по замкнутому циклу. Датчик давления на рампе контролирует давление в режиме реального времени и ЭБУ поддерживает его желаемый уровень путем изменения широтной модуляции клапана контроля давления топлива. На высоких скоростях двигателя, когда требуется меньше топлива, ЭБУ выключает один из поршней насоса высокого давления. Это снижает температуру топлива и механическую нагрузки на насос.

• Другие Контрольные Сигналы
В дополнение к вышеуказанному контроль дизельной системы Common Rail включает следующие элементы:
⋅ Свечи накаливания для пуска в условиях температуры ниже нуля
⋅ Свечи накаливания, которые подогревают охлаждающую жидкость в холодных условиях
⋅ Специальные заслонки для впускного воздуха, которые создают турбулентность воздуха во время его входа в камеру сгорания
⋅ Управление давления в турбине
⋅ Управление вентиляторами охлаждения

• Работа Инжекторов
Как правиле включение инжектора проходит пять фаз:
⋅ На первом этапе инжектор включается быстро путем подачи высокого тока с 100вольтового конденсатора. Максимальная сила тока ограничивается 20амперами и поддерживается на этом уровне для контроля времени открытия инжектора.
⋅ Второй этапе называется «пиковая сила тока». На нем сила тока для включения инжекторов передается от конденсатора на аккумулятор. Пик силы тока продолжает поддерживаться на уровне 20Ампер.
⋅ 12-ти амперный импульс для поддержки инжектора в открытом состоянии. Индуктивный всплеск генерируется сокращением силы тока через инжектор от пика к удержанию тока и направляется к конденсатору и запускает перезарядку.
⋅ Когда инжектор отключается, индуктивный пик появляется снова в сторону конденсатора.
⋅ В промежутках между фазами в сигнале инжектора появляется пик закрытия инжектора. Используемой силы тока недостаточно для открытия инжектора и индуктивные всплески используются для полной зарядки конденсатора, пока он не зарядится до 100 Вольт.

В системах с пьезогидравлическими форсунками происходит более точное дозирование очень малых доз впрыскиваемого топлива, более точно и четко реализуется начало впрыска топлива.

Источник

Видео

Rail Pressure. M57D30 Большое давление в рампе.

Как проверить регулятор давления Common Rail на рампе? Обучение GrunBaum CR150/350/550. Часть 2/5

Давление топлива

часть 6 Пежо 607 2.2 Дизель скачет давление в топливной рампе

Как Проверить Давление в Топливной Рампе ВАЗ дв. 1.5

Диагностика дизельного двигателя

слишком высокое давление топлива в рейке.

КОМОН РЕИЛ РАМПА ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ ,, РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ..БЛОК ПИТАНИЯ

меСТЬ №18 — С первого раза не заводится 4216 / как проверить давление бензина в рампе форсунок 4216

Демонстрация неисправного бензонасоса на Приоре, Калине, ВАЗ 2110, 2114

Ремонт двигателей Common Rail в Ростове-на-Дону, цена

Топливная система Common Rail

Многие производителя дизельных автомобилей сегодня используют аккумуляторные топливные системы Common Rail. Для ее обозначения используются также следующие аббревиатуры: CDI, CRD, TDCI, CDTI, VCDI.
Основное отличие от традиционных топливных систем состоит в том, что перед подачей в цилиндры топливо под высоким давлением накапливается в специальном аккумуляторе (топливной рампе) и уже оттуда подается к форсункам. Таким образом, подача топлива не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и от количества впрыскиваемого топлива.

Конструкция и принцип действия

Common Rail состоит из двух рабочих контуров. Первый – контур низкого давления, в состав которого входят насос в топливном баке, компенсационный бачок, топливный фильтр и шестеренный насос. Второй контур работает под высоким давлением. Он включает в себя ТНВД, аккумулятор топлива, форсунки и предохранительный клапан.

Начинает работу топливный насос низкого давления. Он забирает дизельное топливо из бака и передает его на следующий этап – в насос высокого давления. Топливная магистраль, следующая за ТНВД, играет роль того самого аккумулятора, где под давлением до 300 Мпа будет накапливаться горючее. Работу по наполнению магистрали топливом регулирует блок управления. По мере того, как происходит выработка, поступает команда на включение насоса и пополнение системы.

На выходе из магистрали стоят форсунки, которые по сигналу управляющих клапанов производят впрыск топлива в цилиндры.

Преимущества Common Rail

1. Система позволяет поддерживать давление, необходимое для впрыска топлива, независимо от оборотов двигателя. Оно остается стабильно высоким даже на холостом ходу или малых оборотах с пониженной нагрузкой.
2. Топливо подается в цилиндры несколькими порциями за цикл. Каждый впрыск точно дозирован, благодаря этому происходит более полное сгорание, чем в традиционных системах впрыска, следовательно, расход топлива при одной и той же мощности меньше.
3. Предварительный впрыск топлива перед основной дозой улучшает воспламенение смеси, что снижает шумность двигателя и обеспечивает более ровную работу.
4. Вторичный впрыск помогает очищать сажевый фильтр. Дополнительная порция солярки, не сгорая в цилиндрах, поступает в фильтр и разогревает его до температур, при которых сажевый налет полностью выжигается.
5. Несмотря на свою сложность, ремонтопригодность Common Rail выше, чем у других топливных дизельных систем. При этом стоимость, например, ремонта ТНВД Common Rail, достаточно невысока по сравнению с аналогичным ремонтом других систем.

Недостатки Common Rail

В Common Rail используются более сложные по конструкции форсунки, чем в традиционных системах. Для них требуется частая профилактика, и они чаще выходят из строя. При замене даже одной форсунки потребуется полная перенастройка блока управления, т.к. цикл работы напрямую связан с пропускной способностью каждой форсунки.

При выходе из строя хотя бы одной форсунки или любого другого элемента высокого давления, происходит разгерметизация системы и двигатель останавливается.

Принцип работы основных элементов Common Rail

Форсунки Common Rail

Форсунки предназначены для подачи топлива в цилиндры в строго дозированном количестве и в определенный момент времени. Пока форсунка закрыта, ее электромагнитный клапан обесточен. При поступлении команды с блока управления на клапан подается напряжение. Как только создаваемое электромагнитом усилие превышает силу затяжки пружины клапана, якорь электромагнита поднимается, открывая выпускной дроссель. Начинается впрыск топлива. Когда форсунка подала достаточное количество солярки, блок управления прекращает подачу тока на клапан, и он закрывается.

ТНВД Common Rail

ТНВД постоянно создает высокое давление в топливной системе, поэтому не нужно дополнительно повышать его для совершения каждого рабочего цикла.

Топливный насос ТНВД доводит давление в системе до необходимого рабочего значения. С помощью эксцентрикового вала приводятся в движение три плунжера. При каждом обороте порция топлива под большим давлением поступает в аккумулятор (Rail).

На режимах холостого хода и частичных нагрузок подача топлива под высоким давлением будет избыточной. В этих случаях избыточное топливо возвращается в топливный бак через редукционный клапан в систему обратного слива.

Обслуживание и ремонт Common Rail

При эксплуатации автомобилей с аккумуляторной топливной системой Common Rail необходимо своевременно проводить диагностику и техническое обслуживание.

Система является вполне ремонтопригодной, однако требует к себе более внимательного отношения.

Техцентр Росс-Дизель оснащен всем необходимым для проведения качественного обслуживания и ремонта двигателей Common Rail. Запишитесь своевременно на диагностику или ТО, и вам удастся избежать затрат на ремонт.

Датчик давления топлива в системе впрыска Common Rail

Chrysler PT Cruiser 2000 | $ 4,499

Volkswagen Jetta 2018 | $ 16,799

Renault Laguna 1998 | $ 2,299

Ford Ford Windstar I 2000 | $ 4,799

Volkswagen Passat B7 2014 | $ 13,999

Mazda 5 2010 | $ 12,499

Peugeot 306 2000 | $ 3,199

• org/Person»> Автор: *на правах рекламы
• 21.08.2013, 00:54

    Датчик давления топлива в системах Common Rail и MED Motronic (бензиновый аналог системы Common Rail, схожий с ней по конструкции и принципу работы) служит для измерения давления топлива в контуре высокого давления и устанавливается в топливном аккумуляторе (рейке).

    Высокая точность  поддержания необходимого давления в аккумуляторе крайне важна для работы двигателя с высокими значениями мощности, крутящего момента и низким расходом топлива. Управление давлением в рейке осуществляется по командам (электрическим сигналам) от электронного блока управления (ЭБУ) двигателя с помощью перепускного клапана.

    Максимально допустимая погрешность датчика в диапазоне основных режимов работы двигателя очень мала и равна примерно 2% от величины диапазона измерения.

    Максимальное давление, измеряемое датчиками давления в случае систем впрыска Common Rail составляет 1600 бар, а в случае систем MED Motronic – от 50 до 120 бар.

    Основным узлом датчика является стальная мембрана с нанесенным на нее тонким слоем тензорезисторов (т.е. резисторов, сопротивление которых зависит от величины прилагаемых к ним сил), которые соединенны по схеме мостика Винстона. Не вдаваясь в электрическую схему этого мостика, поясним, что он является электрическим аналогом рычажных весов. Толщина стальной мембраны зависит от величины давления, которую эта мембрана измеряет. Чем она толще, тем на большие давления раcчитана.

    В процессе работы датчика, топливо, которое поступает через канал подвода топлива, воздействуя на одну из сторон мембраны, выгибает ее в противоположную сторону. Величина прогиба мембраны составляет примерно 20 мкм при давлении топлива в 1500 бар. В результате изменения формы мембраны, тензорезисторы, напыленные на ее поверхность, изменяют свое сопротивление. Возникает выходное напряжение величиной до 80 мВ, которое через соединительные проводники подводится к усилителю, с помощью которого оно усиливается до 5 В. Полученный сигнал подается на ЭБУ, который по таблицам, которые еще называют полями характеристик, определяет истинную величину давления в топливном аккумуляторе.

    Эффект, обратный тому, который используется в датчике давления, также нашел применение в области конструирования и производства топливной аппаратуры. На этом эффекте, который называется обратным пьезоэлектрическим эффектом, основана работа самой быстродействующей топливной форсунки – пьезофорсунки.

Common Rail Общие проблемы: устранение типичных неисправностей дизелей

Несмотря на то, что Common Rail является улучшением по сравнению с предыдущими типами топливных систем, они не лишены некоторых проблем. Однако многие из этих проблем связаны с вещами, не связанными с конструкцией системы Common Rail, о чем должны знать владельцы Common Rail, если они хотят свести к минимуму дорогостоящий ремонт. Будь то проблемы с общей топливной рампой Cummins , проблемы с приводом управления подачей топлива, 6.7 низкое давление в топливной рампе и т.п., следующее должно помочь вам с поиском и устранением неисправностей дизельного двигателя Common Rail . Испытательная ячейка

Scheid оценивает точность потока насоса CP3 и форсунок Common Rail. Он оценивает обороты насоса и имеет общую магистраль с датчиками, поэтому ширину импульса можно отрегулировать до трех или четырех заданных значений топлива.

Прежде чем углубляться в эти детали, мы должны сначала уточнить, чем Common Rail отличается от других типов впрыска топлива. Затем мы сосредоточимся на нескольких распространенных проблемах, возникающих при использовании Common Rail.

Обратите внимание, что места недостаточно для охвата всех возможных кодов неисправностей сканера OBD или обширного списка диагностических процедур SAE, поскольку для этого потребовалось бы объемное руководство. Вместо этого мы покажем на прилагаемых фотографиях некоторые основные шаги и инструменты, используемые для оценки форсунок Common Rail в опытном магазине Scheid Diesel. Эта известная компания не только обслуживает большое количество тяжелых грузовиков, но и производит гоночные автомобили и тягачи для саней, завоевавшие чемпионские титулы. Таким образом, их технические специалисты знают свое дело и являются отличным ресурсом для ремонта и повышения производительности.

СТАРЫЙ ПРОТИВ. НОВИНКА

Начнем с основ. Система впрыска топлива под высоким давлением Common Rail (HPCR), используемая в тяжелых пикапах GM и Dodge с начала 2000-х годов, сильно отличается от ранее использовавшейся насосной линии-форсунки ( PLN) (такие, как, например, на Cummins с P-Pumped, но не такие, как на Power Strokes с HPOP). Многие старые системы впрыска дизельного топлива создают примерно половину давления топлива в современных двигателях, а старые форсунки направляют топливо через гораздо большие каналы. Кроме того, современные дизельные форсунки с общей топливной рампой могут срабатывать два или три раза за цикл двигателя, что удваивает износ форсунки по сравнению с дизелями прошлого, что требует более тщательного обслуживания.

В системе PLN рядный ТНВД выполняет следующие функции: подача сжатого и дозированного количества топлива к форсункам один раз при каждом рабочем такте; контроль момента впрыска топлива; Регулятор управления частотой вращения двигателя и количеством подаваемого топлива в зависимости от условий работы двигателя.

COMMON RAIL OPERATION

В отличие от системы HPCR, модуль управления двигателем или силовой передачей (ECM или PCM) управляет давлением в рампе , дозированием топлива, моментом впрыска и регулированием частоты вращения двигателя . Однако для подачи топлива к форсункам необходимо выполнить несколько шагов. В дизельных двигателях Duramax или Cummins насос низкого давления сначала всасывает топливо из бака и нагнетает его до давления около 10 фунтов на квадратный дюйм.

Затем впускной дозирующий клапан, управляемый PCM (обычно называемый исполнительным механизмом управления подачей топлива или регулятором давления в топливной рампе), регулирует величину давления подачи на насосные элементы высокого давления. Этот шаг регулирует как объем, так и производительность насоса высокого давления (HP).

Из насоса HP топливо поступает в рампу, где оно скапливается перед подачей к форсункам. Затем форсунка получает топливо под высоким давлением из рампы и впрыскивает распыленное топливо в камеру сгорания в соответствии с запросом PCM.

1. Для проверки расхода на возвратной линии форсунки этого Duramax шланг подсоединяется к возвратному фитингу форсунки и подается в градуированный цилиндр.2. Обратите внимание на отметку 20cc, написанную черным цветом на цилиндре. Если расход превышает это количество в минуту, вероятно, имеется некоторый износ уплотнения высокого давления форсунки.

ПРИСУТСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ

Учитывая сложность задействованных этапов, несколько областей могут быть подвержены сбоям, но часто из-за одной простой проблемы: загрязнения. Как отмечает Тодд Эммерт, руководитель механического цеха Scheid Diesel, проблема обычно сводится к трем ключевым словам: «Топливо, топливо и еще раз топливо». Он здесь не шутит. Помимо мусора и твердых частиц, «в нем слишком много эмульгированной воды».

Другими словами, тот золотой оттенок, который вы можете видеть на компонентах топлива, не блестит. На самом деле это пленка или осадок (то, что производители бензина иногда называют «шеллаком» или «лаком» на карбюраторе), созданный коррозией из-за слишком большого количества влаги. Что это делает с форсункой, так это разрушает седло клапана форсунки в узле регулирующего клапана, ухудшая точную подачу топлива. Это критически важный компонент, поскольку системы Common Rail имеют гораздо более высокое давление впрыска, а допуски измеряются с точностью до пяти знаков после запятой. Эта крошечная толщина делает человеческий волос похожим на ствол дерева.

В узле клапана топливо проходит через крошечное отверстие под очень высоким давлением. Отверстие закрывается контрольным шариком диаметром всего 1 мм. Загрязнения от воды и мусора оказывают абразивное воздействие на отверстие, шлифуя поверхность, что быстро и неизбежно приводит к плохой герметизации между клапаном и обратным шаром. Это, в свою очередь, приводит к плохой работе форсунок, включая проблемы с запуском, снижение расхода топлива и производительности, а также неровную работу.

Присутствие воды также снижает смазывающую способность, что приводит к контакту металла с металлом, отмечает Эммерт. Откуда влага? Он говорит, что биодизельное топливо является типичным компонентом большинства дизельных двигателей № 2 (независимо от того, помечено оно так или нет), и оно имеет тенденцию притягивать капли воды. Но влага может также появиться из-за конденсации наружного воздуха, протекающих резервуаров для хранения на заправочной станции или даже дождевой воды, скапливающейся на верхней части дополнительного резервуара в кузове пикапа 9.0011

Иногда насос высокого давления ошибочно принимают за причину горячего пуска, малой мощности (или ее отсутствия). Чтобы избежать ненужного ремонта, первое, что делает техник магазина Scheid Дэрин Клэпп, — это проверяет наличие диагностических кодов неисправностей (DTC). Уровень баланса впрыска укажет на низкую компрессию в цилиндре, отображая значения частоты вращения коленчатого вала при ходе поршня вниз.

3. Для диагностики плохо работающего двигателя сканер (здесь показан GM Tech3) отображает коды ошибок OBD, а также может отображать скорость балансировки форсунок.4. Тюнер Edge, установленный на этом Chevy, также предоставляет данные о скорости баланса впрыска Duramax.5. Здесь показаны все детали системы Common Rail, работающие под высоким давлением. Эти форсунки находятся в различных состояниях сборки. В крайнем левом (вверху) соленоиде вместе с прокладкой воздушного зазора, якорем, клапаном с шаровым седлом, уплотнениями и соплом.6. Вот крупный план шарового седла комплекта клапанов. Присмотритесь, и вы увидите маленький шарик на столе, прямо под ним. Эта 1-миллиметровая гранула является важным компонентом в функционировании инжектора. Если гнездо для шарика даже слегка повреждено (обычно влагой или мусором), инжектор не будет работать должным образом.7. Желтый оттенок седла шара — это Fool’s Gold. Этот оттенок представляет собой нежелательную пленку, состоящую из остатков топлива и загрязнений, и для правильной работы форсунки ее необходимо удалить с помощью растворителей и ультразвуковой очистки.

09.08.10. Обратите внимание на чистый серебристый штифт для седла шара. Манометр измеряет зазор, чтобы он не превышал 6000 фунтов на квадратный дюйм. В противном случае форсунка будет подавать слишком много топлива. Этот манометр измеряется в мегапаскалях (МПа) и числах в барах, которые можно преобразовать в более привычные числа в фунтах на квадратный дюйм. Например, 24 МПа, показанные на манометре, равны 240 бар, что равно 3480 фунтов на квадратный дюйм. Типичное рабочее давление в системе Common Rail составляет от 1600 до 1800 бар или от 23 000 до 26 000 фунтов на квадратный дюйм.

ОБНАРУЖЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Если система подачи топлива в порядке, он может быстро проверить насос высокого давления. Он начинает с того, что снимает нагнетательную линию высокого давления с насоса, прикрепляет шланг к линии и проворачивает двигатель до тех пор, пока не начнет вытекать топливо. Затем он собирает и измеряет расход топлива, трижды прокручивая двигатель в течение десяти секунд. Если скорость проворачивания около 150 об/мин, собранное количество должно быть 70 мл, а при 200 об/мин – около 9 мл.0 мл. Если объем нагнетания низкий, проблема может заключаться в неисправном насосе высокого давления.

Сканер может указывать на короткое замыкание в соленоиде форсунки, указывая на слишком большое сопротивление статора. Это может быть вызвано тепловым пробоем в верхней части форсунки или «просто невезением», как выразился Клапп. Сломанный соленоид не исправить — его нужно заменить.

Он также проверит систему подачи топлива, замерив возврат топлива из форсунок. Используемый метод довольно прост и дает четкое указание на проблему с форсункой. Обратная линия отсоединена и подается в градуированный цилиндр. Если расход слишком большой (не более 20 куб. см в минуту), вероятной причиной является изношенное уплотнение высокого давления.

Однако в некоторых случаях, например, на 5,9-литровом Cummins, проблема может быть вызвана ослаблением стопорных гаек на HPC (соединителе высокого давления; номер детали 4929864), также известном как переходная трубка. Другая возможная проблема, в частности, с 5,9-литровым двигателем Cummins, связана с тем, что уплотнение на переходной трубке на корпусе форсунки можно использовать повторно, если область уплотнения наконечника не повреждена. Повторное использование хорошей трубки HPC не снижает стоимость ремонта, но также может сэкономить время на поиск и устранение неисправностей.

Высокая обратка или Проблемы с соединительной трубкой/форсункой можно определить для конкретного цилиндра, отсоединив по одной линии форсунки за раз. Повторная проверка скорости обратного потока, давления в рампе или попытка запустить двигатель могут выявить негерметичную соединительную трубку или форсунку.

11. Этот датчик устанавливается на промежуточном узле форсунки для измерения воздушного зазора между соленоидом и якорем, который можно регулировать с помощью регулировочной шайбы.12. Эти четыре прецизионных манометра используются для оценки воздушного зазора, а также высоты подъема якоря и сопла форсунки.13. Некоторые компоненты настолько точны, что их нельзя измерить вручную, так как тепло от человеческой кожи нарушит калибровку. Вместо этого держатель микрометра измеряет прокладку воздушного зазора (элемент в форме кольца, расположенный вверху в центре). Если воздушный зазор слишком велик, регулировочную шайбу можно немного уменьшить с помощью ручной притирки с зернистостью 2000.14. На испытательной ячейке Scheid соленоиды хорошо видны в верхней части этих форсунок для 5,9L Cummins головка.15. Линии на задней стороне держателей форсунок для испытательной ячейки подключаются к дополнительным датчикам, которые проверяют обратный поток топлива.

УНЦИЯ ПРОФИЛАКТИКИ

В целом, что может сделать энтузиаст дизельного топлива, чтобы предотвратить проблемы на дизельном топливе Common Rail ? Эммерт советует заправиться на хорошо посещаемой стоянке для грузовиков известной марки. Топливо, скорее всего, будет свежее и лучшего качества.

Часто проверяйте топливные фильтры и водоотделители (от 10 000 до 15 000 миль или при каждой второй замене масла). Убедитесь, что фильтр для воды фильтруется до нужного микронного уровня. Кроме того, не ждите, пока загорится индикатор «вода в топливе». Эммерт говорит, что нашел пару чайных ложек воды в сепараторе задолго до того, как увидел предупреждение на приборной панели. А сепаратор следует проверять на остановке, желательно после того, как двигатель был заглушен на ночь.

Рассмотрите возможность использования водоотталкивающих присадок к топливу. Шайд предпочитает формулы производительности и смазывающей способности Stanadyne, отчасти потому, что эта компания производит насосы и знает, как они работают и могут изнашиваться. Он говорит, что Шейд также в настоящее время проводит долгосрочные испытания очистителя Stanadyne для Common Rail на предмет преимуществ при обслуживании DPF , и компания считает, что эта добавка также может помочь.

В общем, поддерживать бесперебойную работу системы Common Rail можно так же просто, как избегать этой старой аббревиатуры, обозначающей компьютеры: «GIGO — мусор на входе, мусор на выходе». Другими словами, чистый (и сухой) дизель — это счастливый дизель. DW

16/17. Технический специалист Scheid Дэрин Клэпп тщательно контролирует испытательную камеру на предмет функционирования насоса CP3, общей топливной магистрали и топливных форсунок.18. Цифровой микроскоп обеспечивает очень крупный план седла клапана форсунки, чтобы проверить его на предмет возможного повреждения водой или мусором.

19/20. Этот сверхчеткий снимок крупным планом, сделанный с помощью цифрового микроскопа, показывает, что вода и мусор могут сделать с седлом клапана форсунки. Справа новые, слева повреждены. Существует нулевая терпимость к такого рода повреждениям. Если это выглядит плохо, это так. Даже небольшое количество задиров на поверхности похоже на дыру размером с палец в дамбе, которая только и ждет, чтобы перерасти в еще большие проблемы.

 ИСТОЧНИК: 

Шейд Дизель . 800.669.1593 .   ScheidDiesel.com

Системы Common Rail | Либхерр

Liebherr предлагает отдельные компоненты впрыска топлива, а также полные системы Common Rail, состоящие из насоса высокого давления, форсунок, разъемов высокого давления, топливной рампы и электронного блока управления двигателем (ECU). Интеллектуальная системная интеграция как связующее звено между механическими, гидравлическими и электронными компонентами обеспечивает идеальное взаимодействие и правильную конструкцию всей системы.

• Для двигателей мощностью от 25 до 290 кВт на цилиндр
• Модульная конструкция
• Надежная конструкция
• Специфично для приложения
• Для широкого диапазона качеств топлива

Модульная конструкция

Различные варианты конструкции, изменяемые приводные фланцы и индивидуальные интерфейсы делают системы Common Rail компании Liebherr такими гибкими. Модульные отдельные компоненты продуманы по своей конструкции и присоединительным размерам таким образом, чтобы их можно было легко адаптировать к конкретным требованиям к пространству и интерфейсу и комбинировать друг с другом.

Компоненты системы Common Rail

Блок управления двигателем

Инжектор

Насос высокого давления

Аккумуляторы высокого давления (рейл)

Блок управления двигателем

Помимо прочего, электронная система управления двигателем обеспечивает индивидуальную регулировку времени впрыска и количества впрыскиваемого топлива для каждого цилиндра.

Насос высокого давления

Насос высокого давления создает необходимое давление для впрыска. Таким образом, топливо сжимается и выталкивается вперед по линиям высокого давления в рампе.

Форсунка

Топливо поступает в камеры сгорания цилиндров через форсунки. Впрыск топлива эффективен благодаря малым зазорам распыления и точным многократным впрыскам.

Аккумуляторы высокого давления (рейка)

Топливная рампа накапливает сжатое топливо от насоса высокого давления и поддерживает постоянное давление топлива для всех форсунок. Это приводит к равномерному давлению впрыска даже при открытии форсунки.

Одна система – неограниченные возможности

Потребности наших клиентов всегда являются нашим главным приоритетом, поэтому мы разработали три настраиваемых системных решения для различных требований приложений. Система впрыска оптимизирована с учетом требований различных норм выбросов, низкого расхода топлива или максимальной мощности двигателя.

Подходящая система для любых нужд:

Решения Common Rail для коммерческого транспорта и техники для дорожного и внедорожного применения

Liebherr предлагает широкий ассортимент модульных компонентов впрыска для систем Common Rail в двигателях средней и большой мощности для грузовых автомобилей и внедорожной техники. Гибко комбинируемые форсунки и насосы высокого давления упрощают сборку систем впрыска для двигателей различной мощности. Разработаны для давления в системе от 1800 до 2500 бар, достигаются диапазоны мощности до 600 кВт. Постоянно герметичные форсунки со скоростью регулирования менее четырех процентов в сочетании с высокой эффективностью насоса обеспечивают эффективную гидравлическую систему с низким расходом топлива выше среднего.

Возможные компоненты:

• Форсунки: LI1/ LI2
• Насосы высокого давления: LP7.2/ LP9.2
• Блоки управления двигателем: ECU3

Решения Common Rail для высокопроизводительных двигателей внедорожной техники

Для высокопроизводительных внедорожных двигателей платформа LI2 предлагает компактные форсунки с непревзойденной скоростью потока до 2200 мл за 30 секунд. Их дополняют высокопроизводительные насосы, такие как LP11.2 с производительностью 320 л/ч, что обеспечивает очень высокую мощность двигателя. Прочные материалы и интеллектуальная конструкция гарантируют пожизненную надежность до 15 000 часов при использовании вне дорог. Все компоненты в области высокопроизводительных двигателей сертифицированы в соответствии с общепринятыми морскими стандартами.

Возможные компоненты:

• Форсунки: LI2
• Насосы высокого давления: LP11.2/ LP11.5
• Блоки управления двигателем: ECU2-HD/ ECU3

Решения Common Rail для больших двигателей

Системы Common Rail компании Liebherr поддерживают диапазон мощности до пяти мегаватт для использования в больших двигателях. Благодаря встроенным аккумуляторам высокого давления падение давления в форсунках этого класса производительности чрезвычайно мало, что обеспечивает точное дозирование количества впрыскиваемого топлива для каждого отдельного цилиндра. Индивидуальные интерфейсы высокого давления позволяют гибко адаптировать форсунку и насос к конкретным ситуациям установки в зависимости от конфигурации двигателя. Все компоненты в области больших двигателей сертифицированы в соответствии с общими морскими стандартами.

Возможные компоненты:

• Форсунки: LI3
• Насосы высокого давления: LP11.5/ LP11.6
• Блоки управления двигателем: ECU2-HD

Компетентность для высочайшего качества

Точность до мельчайших деталей

Ярко выраженная инженерная и системная компетенция Liebherr, а также высокая степень вертикальной интеграции обеспечивают большую гибкость при интеграции систем Common Rail в различные варианты двигателей. Десятилетия опыта в разработке и производстве дизельных двигателей для самых тяжелых условий эксплуатации обеспечивают максимальную производительность и надежность систем впрыска в течение длительного срока службы.

Прецизионные детали собственного производства

Либхерр производит большую часть функциональных микропрецизионных компонентов форсунок, соединений высокого давления и насосов на собственном предприятии. Такой высокий уровень вертикальной интеграции обеспечивает необходимую гибкость для удовлетворения особых требований заказчика к впрыску топлива.

Стабильная работа

Все компоненты специально разработаны для высоких динамических нагрузок в дорожных и внедорожных транспортных средствах, а также для высоких статических нагрузок, например, в генераторных установках. Процесс разработки или применения включает подробный план проверки продукта. Массовое производство запускается только после прохождения различных этапов проверки.

Инженерная компетентность

Специалисты определяют необходимые функции впрыска и контроля давления специально для каждого клиента, разрабатывают необходимые алгоритмы диагностики и коррекции и проводят соответствующие проверки. Профессиональные инженеры-технологи Liebherr поддерживают интеграцию гидравлических и электронных компонентов, опираясь на многолетний опыт применения.

Информационный документ: Дизельный двигатель Liebherr D976 с кованой системой Common Rail

Кованые высокопроизводительные компоненты вносят значительный вклад в производительность и надежность двигателей внутреннего сгорания. Узнайте больше о последних результатах в технологии ковки компонентов для литья под давлением в нашем бесплатном информационном документе. Скачать сейчас

загрузок

• Решения Common Rail для высокопроизводительных двигателей
  (PDF, 4,1 МБ)

• Решения Common Rail для больших двигателей
  (PDF, 5,0 МБ)

Контакт

Производственная площадка Деггендорф

Liebherr-Components Deggendorf GmbH разрабатывает и производит высококачественные компоненты впрыска, такие как форсунки или насосы высокого давления, а также комплектные системы Common Rail. Liebherr-Components Деггендорф ГмбХ

Продукты

В тесном сотрудничестве с нашими клиентами мы разрабатываем простые, но индивидуальные решения для систем впрыска, которые можно использовать в самых разных областях. Мы придаем большое значение производству ключевых компонентов наших компонентов для впрыска на месте.

Все, что вам нужно знать о системе впрыска Common-Rail — TrueNorth

12 мая

Автор Мэдди МакЭлхенни

Использование более новых двигателей дает значительные преимущества, когда речь идет об экономии топлива. Однако, как мы знаем, не у всех есть ресурсы для работы с новым оборудованием. Если вы обнаружите, что используете более старые технологии, в этой статье излагаются передовые методы обслуживания этих систем и объясняется, почему более новые и более эффективные тракторы могут быть полезны для вашего бизнеса. Как говорит автор Джон Бакстер, в конце концов, такие знания делают сидение за кофейной стойкой на стоянке для грузовиков и общение с другими водителями более увлекательным. 😁

Первая система Common-Rail: ACRS

До 2007 года американские производители двигателей единогласно использовали топливные форсунки с приводом от распределительного вала. Однако в 2007 году Detroit Diesel заменил Series 60 и был увеличен до 14 литров с помощью DD15. У DD15 была революционная система впрыска под названием «ACRS» или Amplified Common Rail System.

Система Common Rail не была совершенно новой концепцией — такие системы использовались на первых судовых дизелях. Но насос-форсунки взяли верх из-за высокого давления, которое они создают внутри твердого металлического корпуса, а не тонкой металлической трубы. Немецкие инженеры знали, что традиционные формы для литья под давлением никогда не будут эффективны в будущем, и они также знали, что металлургия — наука о том, как делать металлы легкими и прочными, — прошла долгий путь. Они поняли, что новая система впрыска может решить один недостаток насос-форсунок — их склонность работать лучше всего только при более высоких оборотах.

В насос-форсунках используются плунжеры, подобные длинным поршням, для проталкивания топлива через крошечные отверстия или «отверстия», просверленные в чашке в нижней части блока. Плунжеры приводятся в движение кулисными рычагами распределительного вала. Это означает, что определенное количество топлива поступает в двигатель на каждые, скажем, 3 градуса поворота коленчатого вала, что согласуется с исходной дизельной идеей о постепенном введении топлива по мере опускания поршня. Эти форсунки могут делать удивительные вещи, и при оборотах, приближающихся к 1800 оборотам в минуту, регулируемым для двигателей той эпохи, они могут быстро создавать давление, значительно превышающее 30 000 фунтов на квадратный дюйм (для давления в фунтах на квадратный дюйм). Высокое давление ускоряет горение и минимизирует образование сажи. Низкого уровня образования сажи особенно трудно добиться при высоком уровне рециркуляции отработавших газов, поэтому высокое давление впрыска является важной целью разработчиков дизельных двигателей.

Проблема в том, что подобная система теряет большую часть своей мощности при работе двигателя на низких, экономичных оборотах. Система, производящая 35 000 фунтов на квадратный дюйм при 1800 об/мин, будет производить менее 25 000 фунтов на квадратный дюйм при 1200 об/мин.

Вход в систему Common Rail. В системе ACRS был мощный насос, производивший около 13 000 фунтов на квадратный дюйм. Он перекачивал топливо под постоянным давлением в рампу — трубу диаметром около ¾ дюйма. Рейка была соединена с форсунками в каждом цилиндре.

В форсунках ACRS используется другой поршень с двумя секциями — верхней частью большего диаметра и нижней частью меньшего диаметра. Топливо, выпущенное под давлением 13 000 фунтов на квадратный дюйм в камеру над верхней частью плунжера, заставит его опуститься, когда ECM откроет клапан, чтобы впустить топливо и начать впрыск. Камера под плунжером также имела топливо и типичное расположение небольших отверстий на ее дне. Поскольку нижняя часть плунжера имела меньший диаметр, сила была сосредоточена, и инжектор мог создавать давление впрыска до 38 000 фунтов на квадратный дюйм. Система была спроектирована таким образом, что клапан, пропускающий топливо в верхнюю камеру, мог дросселировать топливо и производить «формирование скорости», что означало, что форсунка могла вкачивать топливо с меньшей скоростью и смягчать начало сгорания и ранние стадии сгорания. сжигание. Это помогло снизить пиковое давление и температуру в цилиндре и снизить выбросы NOx. После того, как поршень начал опускаться, он полностью открылся бы, если бы это было необходимо, чтобы быстро сжечь топливо, поскольку поршень начал бы двигаться вниз, чтобы произвести максимальную мощность.

Такая система также может останавливать и запускать впрыск для распространения горения при сохранении давления топлива для обеспечения хорошего сгорания. Условия меняются в зависимости от нагрузки и оборотов.

MaxxForce

Вскоре после этого, также в 2007 году, Navistar представила двигатели MaxxForce, в том числе N13, двигатель для грузовиков класса 8. Многие компоненты двигателя поставлялись MAN, немецким производителем, который первым лицензировал оригинальные дизельные двигатели. Они предоставили блок цилиндров из более легкого чугуна, известного как чугун с уплотненным графитом. Двигатель имел немного другую форму системы Common Rail, которая не усиливала давление внутри форсунки, а использовала трубопровод, чтобы выдерживать полное давление во всей системе. Отчасти из-за усовершенствованной системы впрыска двигатель мог развивать максимальный крутящий момент до 1000 об/мин, в то время как большинство двигателей не могли этого сделать ниже 1200 об/мин. Обе системы впрыска описаны ниже вместе с системой, принятой Cummins, поскольку они имеют схожую конструкцию.

2010

В 2010 году все производители должны были соответствовать значительно более низким стандартам Nox, которые снизились почти на 90%. Cummins был одним из производителей двигателей, который пытался соответствовать стандарту путем внесения внутренних изменений в двигатель. Тем не менее, в конце концов, они приняли то, к чему пошла большая часть отрасли, — процесс, называемый селективным каталитическим восстановлением. SCR использует DEF или жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей для смешивания внутри каталитической камеры при высоких температурах с выхлопными газами двигателя. Эта камера следует за DPF и, таким образом, расположена там, где выгорание сажи увеличивает теплоту выхлопных газов, что помогает работе SCR.

DEF содержит мочевину, химическое вещество, которое в каталитической камере SCR превращается в аммиак. Затем аммиак соединяется с Nox (Nox относится к оксидам азота, комбинации азота из воздуха с кислородом) в выхлопных газах с образованием безвредного азота и воды. Компания Cummins обнаружила уникальный медный цеолитный катализатор, который, как они утверждали, делает процесс SCR более эффективным, и решила присоединиться ко всей остальной отрасли, за исключением Navistar, и полагаться на SCR для соответствия стандартам Nox 2010 года. Проблема с соблюдением стандартов Nox в цилиндре заключается в том, что горящее топливо не может стать слишком горячим, что снижает эффективность двигателя и другие аспекты чистого сгорания.

Кроме того, как упоминалось выше, конкуренты Cummins, как Detroit Diesel, так и Navistar с двигателями MaxxForce, уже имели систему впрыска Common Rail. Итак, Cummins работала со шведской компанией Scania над разработкой своей системы Common Rail XPI.

Топливная система Common Rail на 15-литровом двигателе Cummins ISX в разрезе. Топливная рампа — это длинная труба, расположенная справа. Более тонкие трубки, которые соединяются с ним, проходят снизу и соединяются с тонкими трубками слева от рампы, проводя топливо через головку блока цилиндров к форсункам (не показаны).

Интересная система, которую Cummins использовала до 2010 года, имела то преимущество, что предлагала более мягкое начало сгорания, но не могла использовать какую-либо форму раздельного впрыска. Встреча 2010 года потребовала разбиения каждого цикла впрыска на несколько отдельных впрысков, чтобы цилиндр не перегревался. Это также требовало пилотного впрыска — небольшого выброса топлива задолго до максимального сжатия, который не воспламенялся, но готовил почву для немедленного воспламенения основного топливного заряда после начала впрыска. Лучшие системы Common-Rail могут смягчить начало сгорания с помощью предварительного впрыска (и сделать это даже более эффективно, чем система с открытым цилиндром Cummins)9.0309 и распределяют его по отдельным импульсам, чтобы горящий топливный заряд не перегревался. Отсюда и решение.

Как работают системы Common-Rail

Так как же выглядят эти системы Common-Rail? Хотя дизельное топливо как жидкость трудно сжимается, оно лишь слегка эластично. Итак, имея более прочные металлические трубы, чем когда-либо прежде, инженеры разработали топливную рампу — длинную трубу относительно большого диаметра (более половины дюйма), которая была намного больше, чем трубы, ранее использовавшиеся в дизельных системах впрыска. Эта труба проходит по всей длине двигателя и сообщается с инжекторным клапаном в каждом цилиндре, который имеет электрический игольчатый клапан. Эти клапаны могут быть быстро открыты и закрыты ECM. Труба будет питаться насосом с приводом от коленчатого вала с несколькими поршнями, которые будут попеременно непрерывно и плавно перекачивать топливо в рельсовую систему. Насос будет управляться во многом так же, как впрыск управлялся в электронных насос-форсунках — электрические клапаны открывались, а затем закрывались, когда поршни поднимались и вытесняли топливо из насоса в трубопровод, ведущий к рампе. Разница заключалась в том, что накачка будет непрерывной, а не будет происходить только на несколько градусов, когда поршень выходит за пределы верхней точки в начале каждого рабочего такта.

Если бы требовалось больше топлива, клапаны были бы закрыты дольше, и, например, когда водитель разгоняется до крейсерской скорости на шоссе и нажимает на педаль газа для круиза, клапаны начинают закрываться после более короткого хода каждого поршня . Датчик, который измерял давление в рампе, отправлял сигнал давления в ECM, чтобы постоянно контролировать давление и поддерживать его на желаемом уровне. Таким образом, давление в рампе можно было поддерживать постоянным. Несмотря на то, что при каждом срабатывании каждой форсунки будут небольшие изменения давления или «импульсы», одновременно срабатывает только одна форсунка, а количество топлива, впрыскиваемого при каждом открытии клапана, минимально по сравнению с объемом рампы, при котором давление остается стабильным.

Также должен быть клапан сброса давления, такой как предохранительный клапан на котле, для сброса избыточного давления, если электроника недостаточно хорошо контролирует давление или произошел сбой датчика. Но суть в том, что с такой системой ECM мог выдавать желаемое давление топлива на уровне все раз, даже когда двигатель работал на холостом ходу.

Преимущества систем Common-Rail

Возможность откачивать топливо из рампы при 30 000–35 000 фунтов на квадратный дюйм на всех оборотах — мечта инженера-дизелиста. Проблема здесь в том, что прежние системы с насос-форсунками не могли обеспечить максимальное давление вплоть до пикового крутящего момента двигателя, который составляет 1200 об/мин или ниже. В более ранних системах, хотя топливо подавалось с соответствующей скоростью, падение давления по-прежнему означало более плохое смешивание с воздухом в цилиндре. Это означало больше выбросов сажи, ограничения крутящего момента на низких оборотах и ​​то, насколько медленно двигатель может вращаться, сохраняя при этом хорошую топливную экономичность и производительность.

Меньше выбросов твердых частиц

Современная система Common Rail подает топливо под максимальным давлением или любым другим необходимым давлением, даже при 1000 об/мин или меньше. И, поскольку игла с электроприводом может разбивать впрыскиваемую порцию топлива на несколько отдельных частей, система по-прежнему может удерживать давление в цилиндре от слишком быстрого и слишком высокого уровня. Это помогает снизить выбросы Nox и удерживает нагрузки двигателя в определенных пределах. Возможность подавать топливо за тот же период времени, но, возможно, за 3 струи высокого давления, а не с одной струей более низкого давления, также означала меньше выбросов твердых частиц, поскольку топливо более эффективно распылялось и смешивалось с воздухом. Как вы можете себе представить, если ваше топливо защищено от гелеобразования, эта система запустит ваш двигатель даже при низких температурах наружного воздуха.

Более холодный цилиндр и более тихий двигатель

Система также может несколько снижать давление, чтобы подавать топливо более постепенно и сохранять цилиндр еще более холодным (удерживая пиковое давление и пиковые температуры, производящие NOx, намного ниже), когда грузовик крейсерский, когда требуемая мощность и крутящий момент значительно ниже. Это также делает двигатель тише.

Меньший вес и мощность двигателя

Кроме того, поскольку насос общей топливной рампы постоянно нагнетает топливо, просто поддерживая давление в рампе, резкое повышение и понижение давления и почти резкие колебания крутящего момента, необходимые для привода распределительного вала, приводящего агрегат в действие. форсунки уходят. Фактически, там, где распределительные валы были адаптированы только для управления клапанами, или в случае Cummins, когда отдельный распределительный вал форсунки полностью исчез, двигатель потерял до 200 фунтов веса. Мощность, необходимая для привода топливной системы, также была снижена. Для привода насоса Common-Rail требуется менее 15 л.с. А насос с общей топливной рампой означает, что установка накладных расходов включает только регулировку коромыслов клапанов.

Двигатель Paccar MX13 вышел в 2010 году. В этом двигателе распределительный вал расположен внутри блока, что снижает его профиль. В течение нескольких лет она использовала насосы для подачи топлива к форсункам, по одному на каждый цилиндр. Эти высокопроизводительные насосы имели электрические клапаны подачи, поэтому клапаны были установлены как на форсунках, так и на насосах (на обоих концах коротких линий подачи жира), чтобы обеспечить более точную работу. Однако в 2013 году Paccar разработала систему Common-Rail. Единственное отличие от систем Navistar и Cummins заключалось в том, что в ней использовались два насосных агрегата, приводимых в действие распределительным валом, для подачи рейки по более коротким линиям, чем те, которые использовались с насосами с приводом от коленчатого вала. В двигателе используются двухсекционные насосы — этого достаточно для обеспечения плавной работы.

До 2017 года у Volvo была надежная и высокоэффективная форма насос-форсунки с приводом от распределительного вала. Они работали исключительно хорошо на низких оборотах, поскольку у них было два регулирующих клапана, один для подачи на форсунку, а другой для сброса давления, а не только один. . Работа клапанов может быть скоординирована, а подача топлива дросселирована таким образом, чтобы поддерживать достаточное давление для хорошей производительности на низких оборотах и ​​в то же время обеспечивать максимальную производительность при регулируемых оборотах.

Система Common-Rail на Volvo D13, которая была новой в 2017 году. Топливная рампа представляет собой длинную блестящую трубу в верхней/центральной части фотографии с заглушкой (для датчика давления) справа и двумя меньшие трубки, идущие к форсункам, подключенным к нему.

Но в 2017 году Volvo перешла на систему Common Rail, в которой рейка размещалась под крышкой кулачка. Как показано выше, они умело спроектировали систему, в которой три из шести форсунок объединены с насосными агрегатами, приводимыми от распределительного вала. Насосы используют общие линии, соединяющие эти три форсунки с рампой, чтобы иногда питать рампу, а в другое время отправлять топливо обратно к этим трем форсункам. Новая система работает тише старой и может разбивать топливный заряд, направляемый в каждый цилиндр, на более мелкие части, чем раньше. Это единственная система с общей топливной рампой, в которой коромысла, приводимые в движение распределительным валом, приводят в действие насосы агрегата, и их необходимо регулировать с помощью клапанов при работе верхних головок. Это изменение сопровождалось внедрением их «волнового поршня», который имеет выступы в стенке камеры сгорания, которые направляют брызги топлива обратно к центру камеры, тем самым предотвращая скопление топлива на стенках камеры и копоти. Новый поршень позволил увеличить степень сжатия в двигателях Volvo на один пункт до 18:1. Поскольку Mack MP8 использует аналогичную архитектуру, хотя и имеет другие кривые крутящего момента и мощности, их двигатель использует эту новую технологию.

Снижение скорости

Настоящим вознаграждением за все это является «снижение скорости», созданное Volvo. Наличие системы впрыска, которая может обеспечить идеальное давление при 1000 об/мин и даже ниже, в сочетании с превосходной аэродинамикой новейших тракторов означает, что крейсерские обороты продолжают падать. До турбонаддува многие дизели должны были развивать скорость выше 1800 об/мин. По мере развития систем впрыска крейсерские обороты упали до 1600, затем 1500, а затем 1300, в зависимости от размера двигателя.

Но с автоматическими коробками передач, способными время от времени переключаться на более низкие передачи, которые могут потребоваться на типичных автомагистралях между штатами, и с идеальным сгоранием даже до 900 об/мин, последние грузовики теперь движутся со скоростью 1150 или даже чуть более 1000 об/мин. В последнем предложении Volvo используется концепция турбокомпаунда, в которой используется вторая турбина для рекуперации энергии выхлопных газов после турбонагнетателя и привода коленчатого вала. Двигатель может развивать максимальную мощность и крутящий момент при меньшем расходе топлива в цилиндры. В результате меньшая нагрузка на цилиндры позволяет развивать крейсерские обороты на уровне 1060 об / мин или ниже.

Заключительные мысли

Поскольку низкие обороты помогают двигателю легче дышать, уменьшают трение и лучше используют энергию сгорания, которая не успевает за поршнем на более высоких оборотах, силовые агрегаты с пониженной скоростью спасают многих дальнобойщиков и небольших автотранспортные компании много денег на свои счета за топливо.