Принцип работы дизельной системы — Denso

Система впрыска топлива находится в самом сердце дизельного двигателя. Система нагнетает и впрыскивает топливо в  камеру сгорания с воздухом под большим давлением.

Система впрыска дизельного топлива включает в себя:

• ТНВД — нагнетает давление топлива
• Топливопровод высокого давления — подает топливо в топливную форсунку
• Топливная форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
• Топливоподкачивающий насос — подает топливо из бака
• Топливный фильтр — фильтрует топливо

В некоторых баках на дне фильтра находится седиметр, отделяющий воду от топлива.

Функции системы

Четыре основные функции системы впрыска дизельного топлива:

Подача топлива

Такие элементы насоса, как цилиндр и плунжер, встроены в корпус впрыскивающего насоса. Когда плунжер под воздействием кулачка поднимается, топливо под высоким давлением подается в инжектор.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях забор воздуха происходит практически постоянно, вне зависимости от скорости вращения или нагрузки. Если количество впрыска меняется вместе со скоростью двигателя, а регулировка впрыска остается неизменной, то мощность и расход топлива изменятся. Эффективная мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, и это регулируется при помощи педали газа.

Установка момента впрыска

Задержка впрыска — это время между моментом впрыска топлива, зажигания и сгорания и моментом достижения максимального давления сгорания. Вне зависимости от скорости двигателя этот период времени остается постоянной величиной. Для изменения момента впрыска используется таймер, что помогает достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда впрыскивающий насос нагнетает давление топлива, которое потом распыляется через распылитель форсунки, то топливо полностью смешивается с воздухом, что улучшает зажигание.

Результат — полное сгорание.  

Дизельные системы впрыска — принцип работы, типы

Системы впрыска дизельного топлива – далее по тексту также СВДТ – это системы питания ДВС. Функционируют на дизельном топливе – смеси газойлевых соляровых и керосиновых фракций, которые предварительно прошли специальную обработку. Но речь идёт именно о наличии соляровых фракций которые прошли щелостную очистку, а не о классической солярке с недостающим уровнем вязкости и выкипающей при температуре 240-400 °C 

Также в дизельных двигателях в качестве альтернативной топливной смеси может использоваться «Bio-Diesel» – смесь моноалкильных эфиров жирных кислот. Как правило, Bio-Diesel делают из рапсового масла.

Принцип работы

Воспламенение – результат сжатия и нагрева дизельного топлива под высоким давлением в цилиндрах. То есть на деле мы имеем дело с самовоспламенением впрыскиваемого топлива при его контакте с горячим воздухом. Все процессы происходят внутри. Этот принцип диаметрально противоположен бензиновым системам, у которых топливо воспламеняется от искры зажигания – внешнего источника.

Чтобы понимать, как функционируют системы впрыска топлива дизельного двигателя, важно чётко разбираться, за что ответственен каждый её элемент.

СВДТ включает в себя: 

1. Топливный бак. В нём непосредственно и хранится топливо.
2. Насосное оборудование для подкачки топлива из бака.
3. Фильтры грубой и тонкой очистки топлива. Главная функция – защита от загрязнений форсунок.
4. ТНВД (топливный насос высокого давления). Самый сложный узел дизельного ДВС. Прямая задача ТНВД – не просто создавать давление, а распределять топливо по цилиндрам, то есть регулировать его объем. Исключение – СВДТ Common Rail. У них сразу создаётся оптимальный уровень давления. А остальные задачи решаются посредством инжектора. Установку ТНВД считают одну из наиболее сложных, но важных задач мастера. Точность взаимного позиционирования кулачкового вала ТНВД по отношению к коленчатому валу двигателя напрямую влияет на мощность ДВС и его топливную эффективность (экономичность).
    
5. Форсунку. Корпус с клапаном.
6. Сливную магистраль. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль.

Высокое давление создаёт идеальные условия для того, чтобы свежий заряд во время такта сжатия нагревался до температуры, которая превышает температуру воспламенения.

Работа осуществляется по следующей схеме:

• Давление действует на поршень.
• Поршень через шатун и кривошип коленчатого вала побуждают двигатель совершать полезную работу.
• СВДТ дозирует само топливо, ориентируясь на текущую нагрузку ДВС.
• Впрыск осуществляется на протяжении определенного промежутка времени с заданной интенсивностью.
• Топливо распределяется по всему объему камеры.
• Проводится фильтрация топливной смеси.
• Топливо поступает в насосы, форсунки.

Типы дизельных систем питания

Решающее влияние на конструкцию системы впрыска дизельного двигателя оказывает способ подачи и распыливания.

Существует 4 основных типа СВДТ:

• С рядным насосом. Системы с рядным ТНВД, работающие за счёт плунжерных пар, количество которых равно количеству цилиндров в системе. “Прародитель” СВДТ.
• С насосом распределительного типа. Каждая секция взаимодействует с одним цилиндром. 
• Системы с насос-форсунками. ТНВД и форсунки консолидированы в единый узел. Плюс такого решения очевиден: нет препятствий для создания и поддержания высокого давления (включая давление более 2000 кг/см2). 
• Сommon Rail. Системы с электромагнитным клапаном. Обеспечивают электронное управление цикловой подачей.  СВДТ знакома потребителю в двух модификациях: селективного и накопительного типа. Разница — в используемых каталитических конвертерах.

СВДТ с рядным насосом и насосом распределительного типа установлены, преимущественно, на старых авто: с рядным насосом –  на грузовиках, спецтехнике, с насосом распределительного типа — на легковых авто, на старых легковых авто и грузовом транспорте с небольшими габаритами.    

На рисунке — решения с рядным и распределительным ТНВД.

Если сравнивать рядные насосы и распределительные ТНВД, то важно понимать насосы распределительного типа полезны, когда нужны очень компактные и лёгкие решения. Рядные топливные насосы – при поиске оптимального варианта для ДВС тяжёлой техники.

Но будущее — за Сommon Rail и насос-форсунками. При этом особенно на практике хорошо себя зарекомендовали решения с индивидуальными — PLD-секциями. Плунжерная пара и управляющий элемент у них отделены от впрыскивающего элемента – форсунки, и соединены трубкой высокого давления.

Мастера СТО, принимая на диагностику автомобили с  PDL-секций, могут гарантировать клиентам быстрое обнаружение неисправностей и ремонт  СВДТ. Это обусловлено тем, что при диагностике и дальнейшем ремонте не нужно “вклиниваться” в головку блока цилиндров. Доступ к узлу – незатруднённый, поэтому сервис – максимально  быстрый.

С рядным насосом

Конструкция с рядным насосным оборудованием появилась самой первой. Работает она по такому принципу:

• Цилиндр движется в гильзе, создаёт давление и сжимает топливо. 
• При достижении нужного давления открывается клапан. 
• Дизтопливо поступает к форсункам (количество форсунок в таких конструкциях всегда соответствует количеству плунжерных пар).
• Первые конструкции с рядным насосом были полностью механические, затем появились устройства с электромеханикой. Это облегчило регулировку цикловой подачи топлива. 

Решения сумели зарекомендовать себя как достаточно надёжные и с большим ресурсом, но есть у них и заметные недостатки:

• большой вес насосного оборудования,
• проблемы при создании больших показателей давления (особенно, если речь — о полностью механических конструкциях),
• низкое быстродействие,
• сомнительная точность дозирования топливной смеси.

Требования к качеству дизельного топлива значительно выше, нежели к бензину. Это можно связать с конструктивными особенностями СВДТ.

Качество процесса сгорания топливной смеси в цилиндре зависит от самого начала подачи дизельной смеси. Управление началом процесса осуществляется посредством регулятора начала подачи.

Непосредственно за регулировку объема топлива, подаваемого в цилиндр за один цикл, как понятно из текста выше, отвечает плунжерная пара. Расстояние между втулкой и плунжером очень маленькое (речь идёт о десятых микрона). Такие же цифры характеризуют и точность изготовления распылителей форсунок. Вот почему и требования к качеству дизтоплива очень высокие. Если в нём много примесей, топливная аппаратура быстро выходит из строя.

С  насосным оборудованием распределительного типа

Существенно улучшить ситуацию, найти оптимизированное решение, которое позволяет достигать большего давления, позволяют системы впрыска дизельного топлива распределительного типа. Да, существует зависимость давления от оборотов ДВС. Но, главное, в этом случае все под полным контролем.

Устройства с рядным насосом бывают механическими и с электрорегулировкой.

Плунжерная пара у первых ТНВД была всего одна, у более поздних моделей — с ротором — плунжерных пар несколько. Такие решения — более производительные.  При этом плунжерная пара (или несколько пар) связаны сразу с несколькими форсунками: двумя, четырьмя, шести.

Плунжер совершает сразу два типа движений — вращательное и поступательное. Таким образом, в зоне его ответственности — как подача, так и распределение топливной смеси.

В противовес устройствам с рядным насосом габариты — существенно меньше, топливная экономичность — больше, но надежными такие системы назвать нельзя.  Если случается неисправность насоса, то вся СВДТ может выйти из строя.

Ещё один значительный недостаток — чувствительность к завоздушиванию. В свое время это стало серьёзным поводом для “переключения” производителей на СВДТ другого типа (с насос-форсунками и и Сommon Rail).

Насос-форсунки

В СВДТ с насос-форсунками  форсунки и плунжеры  составляют единую конструкцию. Запуск узла осуществляется от распредвала (за счёт механической рейки + регуляторов или чаще электромагнитных клапанов — последние обеспечивают лучшую производительность и точность дозирования топливной смеси). 

Давление можно увеличивать максимально быстро и  при этом — на существенные значения. Это возможно благодаря тому, что магистрали высокого давления у СВДТ с насос-форсунками — очень короткие, а усилие от кулачков через коромысло направлено непосредственно к насос-форсунке.

Впрыск — многофазный:

• Предварительный. Обеспечивает смеси дальнейшую плавность сгорания. 
• Основной. Осуществляется при целенаправленном движении плунжера вниз, направлен на качественное смесеобразование во всех режимах работы ДВС. чем больше давление, тем больше дизеля впрыскивается в камеру ДВС.
• Дополнительный — очищающий. Плунжер продолжает двигаться вниз. Из фильтра интенсивно уходит сажа. 
• Кстати, у ряда автомобилистов часто возникает вопрос. “Сажа? Но откуда?” Ведь многие годы дизельные ДВС называли более чистыми, нежели бензиновые. Однако во внимание не бралось одно существенное «но». При сильном разгоне образуется достаточно много сажи.

Особенно эта проблема актуальна для решений с механическим управлением дозирования топливной смеси. Если же речь идёт о решениях, управляемых электроникой, всё существенно лучше, выхлопы — чище. 

А вот весомый плюс всех решений с насос-форсунками, так это то, что  производитель  может позволить более высокую мощность ДВС, нежели в случае с рядным и распределительным насосом, дизтоплива водителю требуется меньше, уровень шума существенно уменьшается.

Система впрыска дизельного двигателя Сommon Rail

Решение Сommon rail  (“общая магистраль”, аккумуляторная СВДТ позволяет организовать двойной впрыск. 

1. На первом этапе осуществляется предварительный впрыск небольшой порции топливной смеси.
2. На втором этапе проводится основной впрыск под высоким давлением. С Common Rail  нет проблем достигнуть давления 220 -300 МПа. 

Шумность работы и образование сажи в этом случае ниже, а топливная эффективность выше.

Благодаря организации электронного управления цикловой подачей в случае использования с электромагнитным клапаном можно существенно повлиять на показатель скорости, с которой топливоподающей система реагирует на изменение нагрузки и давления наддува.

Сначала в процессе задействован клапан цикловой подачи, а далее в работу вступает тактовый клапан управления моментом подачи. 

Common Rail обеспечивает возможность осуществить впрыск предварительной небольшой порции топлива, а только потом переходить к работе к основной порции дизтоплива, легко достичь ровной характеристики горения топливной смеси. Ведь в таких случаях давление получается удерживать практически стабильным.

Как и в случае с насос-форсунками работа ступенчата. Выделяется предварительный (на холостом ходу), основной (при увеличении нагрузки) и дополнительный впрыск (при нагрузке, достигающей плато).

Дизельные системы впрыска Common Rail создают идеальные условия для того, чтобы СВДТ соответствовали строгим экологическим нормам, ДВС были маломощными, производство компонентов было более дешевым, а диагностика — оперативной. Активным выпуском Common Rail заняты такие мировые гиганты, как BOSCH, DENSO, SIEMENS. СВДТ Common Rail активно устанавливается на Volvo, Volkswagen, Fiat,  Toyota, Alfa Romeo, Mazda, Ford, Nissan,Honda, Hyundai, Kia и др.

Комплексно изучить дизельные двигатели автомобилей, включая плунжерное насосное оборудование,систему непосредственного впрыска Common Rail поможет интерактивная электронная программа “Дизельные двигатели автомобилей”

Видеообзор интерактивной программы

Принцип работы и устройство системы впрыска Common Rail

Повлению Common Rail поспособствовало принятие белее жестких экологических требований. Далее речь пойдет о том, что это за система, как она устроена и как работает.

Что это такое?

В переводе с английского языка название системы означает «общая магистраль». Использование этой системы снижает расход бензина на 15% и увеличивает мощность силового агрегата приблизительно на 40%. Это происходит благодаря подаче бензина под воздействием высокого давления.

Также уменьшается шум во время работы моторы, а у дизельных моторов увеличивался крутящий момент. За счет этого положительного качества она стала достаточно популярной и сейчас используется почти в каждом дизеле.

Ее недостаток в повышенных требованиях к качеству используемого топлива. Если вдруг мелкие частицы попадут в систему, а она произведена с высокой точностью, то форсунки, которые имеют электронное управление, скорее всего выйдут из строя. Поэтому качественное горючее обязательно для Common Rail.

Как она работает?

Работает она таким образом: из рампы бензин подается в форсунки, в системе образуется давление, на которое не влияют частота вращения коленвала мотора и объем подающегося горючего. Затем при получении команды форсунки передают горючее через соленоиды, они активируются ЭБУ.

В этой системе применен аккумуляторный узел, обладающий трубопроводом, линией подачи горючего и форсунками. ЭБУ отдает команду соленоидам, расположенным в форсунках, а они подают горючее к камере сгорания. За счет этого обеспечивается высокая точность при сгорании и увеличивается давление.

Как она устроена?

В ее составе имеются два контура, один низкого давления, другой высокого, и множество датчиков. Аккумуляторный узел выглядит как отрезок трубы, у него имеются штуцеры, они располагаются поперечно, к ним подсоединяются форсунки. Имеет двухслойную конструкцию.

В ЭБУ поступает информация с датчиков, основываясь на них блок управления рассчитывает нужный объем впрыскиваемого горючего и отдает сигнал к старту подачи, определяет время, за которое открывается форсунка, подстраивает подачу и манипулирует функциональностью системы в целом.

Через насос бензин забирается из бака, проходит фильтрацию и перекачивается к контуру высокого давления.

Далее насос передает бензин к аккумуляторному узлу, там оно задерживается под давлением, удерживаемое клапаном. По сигналу ЭБУ клапан открывается и горючее передается к баку. Форсунки соединены с аккумуляторным узлом, а внутри у них находятся соленоиды.

При поступлении сигнала от блока управления, форсунка впрыскивает порции бензина в цилиндр. Этот процесс длится пока ЭБУ не отключит клапан.

ЭБУ непрерывно контролирует функциональность системы. Так как на бензин или дизель в аккумуляторном узле воздействует высокое давление, то его подача происходит небольшими и точными дозами. Процесс сгорания улучшается из-за возможности подачи предварительной дозы горючего перед тем, как впрыснуть основную.

Максимальная отдача от сгорания топлива достигается за счет большой точности управления и создания высокого давления при впрыске. Мотор работает оптимально на любом режиме. Таким образом расход горючего и токсичность выхлопа снижаются.

Появление Common Rail привело к развитию дизелей, так как она имеет большой потенциал. Экологические нормы и требования постоянно возрастают, а это содействует развитию автомобильному развитию.

Если в зимнее время мотор не запускается, то не рекомендуется заводить его используя эфир, присадки и тому подобное. Для начала следует установить причину неполадки, потому что применение присадки в автомобилях с Common Rail может сделать только хуже и грозит необратимыми последствиями.
 

Тнвд коммон рейл принцип работы

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

Что такое топливная система Common Rail

Дословно термин Common Rail переводится на русский как общая магистраль. Главной конструктивной особенностью этой системы является наличие топливной рампы, в которой происходит аккумуляция топлива до его дальнейшей подачи в форсунки дизельного двигателя. В силу этой особенности подобные системы также называют аккумуляторными. Впервые она была представлена компанией Bosch в 1996 году.

Устройство топливной системы Common Rail

Конструктивно система Коммон Рейл делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:

• Подкачивающий топливный насос. Он подает дизельное топливо из бака в напорную магистраль.
• Топливный фильтр, оснащенный клапаном для предварительного прогрева при низких температурах.
• Вспомогательный топливный насос. Выполняет перекачку топлива от нагнетательной магистрали.
• Сетчатый фильтр.
• Температурный датчик. Фиксирует уровень прогрева топлива в системе.
• ТНВД (топливный насос высокого давления) — чаще всего применяется насос распределительного типа.
• Дозирующий клапан. Он регулирует количество топлива, попадающего в рампу.
• Регулятор давления дизтоплива. Необходим для поддержания заданных показателей давления топлива в магистрали высокого давления.
• Топливная рампа или аккумулятор. Фактически представляет собой трубку, по длине которой расположены штуцеры крепления форсунок.
• Датчик давления. Расположен в магистрали высокого давления. Он фиксирует и передает соответствующие данные ЭБУ (электронный блок управления) двигателя.
• Редукционный, или перепускной клапан. Позволяет поддерживать показатель давления в обратной магистрали на уровне 1 МПа, что обеспечивает правильную работу форсунок.
• Топливные форсунки. Бывают двух типов: электрогидравлические или пьезоэлектрические. Первые управляются электромагнитным клапаном, а вторые оснащены пьезокристаллами, что позволяет существенно повысить скорость их работы.

Более 70% всех производимых сегодня дизельных двигателей оснащается топливными системами Common Rail.

Особенности и принцип работы

Принцип работы топливной системы этого типа основан на разделении процессов создания высокого давления и непосредственно впрыска дизеля. Из топливного бака горючее закачивается в систему насосом низкого давления. При этом оно проходит через фильтры, где очищается от примесей и различных загрязнений. По контуру низкого давления дизтопливо поступает в ТНВД, который имеет механический привод. Он, в свою очередь, выполняет закачку топлива в рампу, где оно аккумулируется до момента впрыска. Это позволяет постоянно поддерживать нужный уровень давления, независимо от текущего режима работы двигателя.

Получая данные от датчиков системы, ЭБУ двигателя определяет, какое количество топлива необходимо подать ТНВД на топливную рампу. После этого открывается клапан дозирования горючего, которое поступает в аккумулятор. Топливо при этом находится под заданным уровнем давления, поддерживаемым регулятором.

Схема форсунки системы коммон рейл в разрезе

Как только необходимый объем дизеля закачивается в рампу, ЭБУ посылает команду на открытие форсунок, соответствующих циклу работы двигателя. В течение одного цикла работы такой системы осуществляется многократный впрыск, состоящий из трех этапов:

• Предварительный — необходим для повышения температуры и сжатия в камере сгорания, что позволяет ускорить процесс самовоспламенения. На холостом ходу может выполняться два предварительных впрыска, при увеличении оборотов — один, а на полной мощности предварительного впрыска нет.
• Основной — непосредственно обеспечивающий работу мотора.
• Дополнительный — необходим для увеличения температуры нагрева отработавших газов, что обеспечивает сгорание сажи и уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу.

В современных дизельных двигателях может выполняться от 7 до 9 фаз впрыска.

Достоинства и недостатки системы Common rail

Изначально уровень давления, создаваемый на топливной рампе, составлял 140 МПа. Начиная с четвертого поколения, система позволила достигать показателей до 220 МПа. Такой прогресс позволил добиться увеличения объема топлива, впрыскиваемого в цилиндры мотора за один цикл, а следовательно, повысить мощность дизельных автомобилей.

Аккумуляторные топливные системы используют целый комплекс датчиков, позволяющих учитывать:

• давление в магистральном трубопроводе;
• скорость вращения коленчатого вала;
• расход воздуха, положение педали газа;
• температуру топлива и воздуха;
• данные лямбда-зонда.

Сигналы, поступающие от этих датчиков, дают возможность ЭБУ максимально оптимизировать работу дизельного двигателя. В сравнении с системами ТНВД с насос-форсунками, ремонтопригодность Common Rail выше в силу более простого устройства.

Среди недостатков системы Коммон Рейл — необходимость использования топлива более высокого качества. Поскольку в таких двигателях используются конструктивно сложные форсунки, их ресурс ниже. Также очень важно обеспечение полной герметичности. Так, например, при поломке форсунки, ее клапан будет постоянно находиться в открытом положении, и топливная система перестанет работать.

Появление топливной системы Common Rail стало настоящим прорывом в производстве дизельных двигателей. Она обеспечила возможность применения для дизелей всех классов высоких экологических стандартов, активно внедряемых в развитых странах.

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

Наибольшее распространения получили четыре типа систем COMMON RAIL, названным по имени их производителя. BOSCH, DELPHI, DENSO и SIEMENS. Каждый автопроизводитель имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает как систему, так и ее отдельные элементы :

BMW : D-двигатели (также используются Land Rover как TD4)
Cummins и Scania : XPI
Cummins : CCR
Daimler : CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep — CRD)
Fiat : Fiat, Alfa Romeo и Lancia — JTD (MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD, DDiS, Quadra-Jet)
Ford Motor : TDCi Duratorq и Powerstroke
General Motors : Opel/Vauxhall — CDTi и DTi для Isuzu
General Motors : Daewoo/Chevrolet — VCDi (VM Motori — Ecotec CDTi)
Honda : i-CTDi
Hyundai и Kia : CRDi
Mahindra : CRDe
Maruti Suzuki : DDiS
Mazda : CiTD
Mitsubishi : DI-D (разработано новое поколение 4N1 с давлением в системе впрыска до 2000 bar)
Nissan : dCi
PSA Peugeot Citroen : HDI, HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели PSA 1,6D & 2,0D, JTD)
Renault : dCi
SsangYong : XDi
Subaru : TD
Tata : DICOR
Toyota : D-4D
Volkswagen Audi Group (Skoda) : TDI. CR в 2005 году пришла на смену насос-форсункам.
Volvo : D3, D4 и D5

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

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

1. топливный бак
2. топливный фильтр
3. топливный насос высокого давления
4. топливопроводы
5. датчик давления топлива
6. топливная рампа
7. регулятор давления топлива
8. форсунки
9. электронный блок управления
10. сигналы от датчиков
11. усилительный блок (на некоторых авто)

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления — плунжерного типа. Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.
Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе. Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам. Форсунка важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки. Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие. Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

Принцип действия системы впрыска Common Rail

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

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

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

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

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

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

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

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

С конструктивной точки зрения магистральный насос может иметь 1(один), 2(два) или 3(три) плунжера. Приводы плунжеров осуществляются с помощью использования кулачкового вала либо кулачковой шайбы.

При вращательном движении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружинки плунжер двигается вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под воздействием разряжения воздуха открывается клапан впуска, и топливная жидкость поступает в камеру. При движении плунжера вверх происходит возрастание давления в камере, клапан впуска закрывается. При создании определенного давления открывается клапан выпуска и топливная жидкость поступает в рампу. Управление подачей топливной жидкости производится в зависимости от потребностей двигателя и осуществляется с помощью клапана дозирования топливной жидкости. В исходном (обычном) положении этот клапан открыт. Но по сигналу электронного блока управления он закрывается на определенную ширину, тем самым регулируется количество затекающей в компрессионную камеру топливной жидкости.

Форсунка (инжектор), являясь элементом конструкции системы впрыскивания, предназначена для того, чтобы качественно дозировать подачу топливной жидкости, его распыление в камере сгорания (коллекторе впуска) и образование топливно-воздушной смеси. Форсунки используются в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных вариантах двигателей устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыскивания. В зависимости от того, каким способом осуществляется впрыскивание, различают нижеприведённые виды форсунок:

1. электромагнитные
2. электрогидравлические
3. пьезоэлектрическая

Устанавливается, как правило, на бензиновые двигатели, в том числе оборудованные системой непосредственного впрыска. Имеет достаточно простое и надежное устройство. Оно включает электромагнитный клапан с иголкой и сопло.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется так: в соответствии с заложенным в него алгоритмом электронный блок управления точно обеспечивает подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана в нужный момент. При всём этом создается электромагнитное поле, оно, преодолевая усилия пружинки, втягивает якорь с иголкой и освобождает сопло. В результате производится впрыск топливной жидкости. С исчезновением напряжения пружка возвращает иголку форсунки на седло.

Используется на дизельных двигателях, в том числе на оборудованных системой впрыскивания Common Rail. В конструкцию электрогидравлической форсунки входит электромагнитный клапан, камера управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы этой форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыскивании, так и при его прекращении. В начальном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, иголка форсунки прижата к седлу по средствам силы давления топливной жидкости на поршень в камере управления. Впрыскивание топливной жидкости не происходит. При этом давление топлива на иголку, ввиду разности площадей контакта, меньше давления на поршень. По точной команде электронного блока управления запускается работа электромагнитного клапана, открывая сливной дроссель. Топливная жидкость из камеры управления идёт через дроссель к сливной магистрали. Впускной дроссель при этом препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и в магистрали впуска. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не претерпевает изменений. Игла поднимается, происходит впрыск топливной жидкости.

Пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка)

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

К преимуществам пьезофорсунки относят: быстроту срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), как следствие этого, возможность многократного впрыскивания топливной жидкости в течение одного цикла работы, точную дозировку впрыскиваемой топливной жидкости. Всё вышеперечисленное стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой. Он основан на изменении длины пьезокристалла, которое происходит под действием напряжения. Конструкция самой пьезоэлектрической форсунки включает следующие элементы : пьезоэлемент, толкатель, клапан переключения и иголку. Все они помещены в корпус.

В работе форсунки данного вида, так же как и в электрогидравлическом аналоге, используют гидравлический принцип. В начальном положении иголка сидит на седле в результате высокого давления топливной жидкости. Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина. Передается усилие на поршень толкателя, открывается переключающий клапан и топливная жидкость поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы снижается. Иголка за счет давления в нижней части поднимается, таким образом производится впрыск топливной жидкости.

Схема и детали системы

Высокое давление 230-1800 бар.

Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

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

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

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

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

5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.

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

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

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

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

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

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

12. Форсунки.

Система впрыска Common Rail

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

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

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

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

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

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

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

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

Работа пьезофорсунки Common Rail

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

Процесс впрыска

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

ТНВД

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

Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

Системы впрыска дизельных двигателей

Системы впрыска дизельных двигателей

Дизельный двигатель работает за счет самовоспламенения топлива, поданного под высоким давлением. Однако распылить топливо в цилиндре дизеля — нетривиальная задача, которую конструкторам приходится решать уже больше века. О том, какие сегодня используются системы впрыска дизельных двигателей, как они устроены и как работают, читайте в этой статье.

Особенности работы топливной системы дизельного двигателя

Главная особенность дизельного двигателя заключается в том, что в нем используется принцип самовозгорания топлива под действием сжатого и нагретого в цилиндре воздуха. Для успешного возгорания необходимо произвести подачу топлива в цилиндр примерно в конце такта сжатия, а так как воздух в цилиндре сильно сжат, топливо тоже должно быть подано под высоким давлением — на практике в разных двигателях топливо впрыскивается под давлением от 100 до 2500 атмосфер.

С другой стороны, мало просто подать топливо в цилиндр — это необходимо сделать так, чтобы обеспечить наилучшие условия для самовозгорания и наиболее полного сгорания. Самый простой и эффективный способ — распылить топливо в цилиндре с помощью форсунки.

Таким образом, в дизельных двигателях используются системы впрыска топлива, и все они, независимо от типа, имеют два основных компонента: топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки. А отличия систем заключаются в устройстве насоса и форсунок, их расположении и наличии дополнительных компонентов.

Системы впрыска дизельных двигателей

Существует несколько типов систем впрыска дизельных двигателей, среди которых наибольшее распространение получили следующие:

— Системы с рядным ТНВД;
— Системы с ТНВД распределительного типа;
— Системы с насос-форсунками;
— Аккумуляторные системы типа Common Rail («Общая магистраль»).

При этом все системы имеют большое число разновидностей, однако мы расскажем только о самых популярных типах.

Рядный ТНВД

Рядный ТНВД — наиболее простое решение, которое активно используется на протяжении многих десятилетий и даже сегодня пользуется высокой популярностью. По сравнению с другими системами, рядный насос громоздок и тяжел, поэтому он широко используется только на мощных автомобильных и тракторных двигателях.

Основу рядного ТНВД составляют плунжерные пары, число которых равно числу цилиндров. В общем случае, плунжерная пара представляет собой цельнометаллический цилиндр (плунжер), движущийся в гильзе. Двигаясь вверх, плунжер сжимает топливо, по достижении определенного давления открывается нагнетательный клапан, который выпускает сжатое топливо — оно направляется к форсунке, которой впрыскивается в цилиндр. Двигаясь в обратную сторону, плунжер открывает впускной канал, и пространство над ним наполняется новой порцией топлива. Для заполнения плунжерной пары топливом служит специальный подкачивающий насос.

Плунжеры приводятся в движение кулачковым валом по типу распределительного вала двигателя. Вал приводится в движение двигателем, ТНВД связан с двигателем через муфту опережения впрыска, которая позволяет настраивать работу насоса в зависимости от оборотов и тактов двигателя.

Распределительный ТНВД

ТНВД распределительного типа по устройству в целом повторяет рядный ТНВД, однако в нем используется только одна или две плунжерных пары (одна пара может обслуживать от 2 до 6 цилиндров). Принцип работы распределительного насоса сводится к тому, что плунжер двигается не только вверх и вниз, но и одновременно вращается вокруг оси и поочередно открывает выпускные отверстия, через которые топливо под давлением подается к цилиндрам.

Более современный и эффективный тип распределительного ТНВД — роторный. В нем используется ротор с установленными плунжерами (от 2 до 4, они движутся навстречу друг другу), который вращается и распределяет топливо по цилиндрам.

Распределительный насос компактен и легок, однако он требует более тщательной настройки, поэтому сегодня для его управления широко применяются электронные регуляторы.

Насос-форсунка

Название «насос-форсунка» говорит само за себя — в ней объединены форсунка и насосная секция, в основе которой лежит все та же плунжерная пара. Преимущество такого решения в том, что оно позволяет легко регулировать подачу топлива в каждый цилиндр, а при выходе из строя одного насоса остальные останутся в строю.

Насос-форсунка имеет большое преимущество, так как управлять ею можно с помощью распределительного вала двигателя, который расположен в головке цилиндров, то есть — там же, где и форсунки. Так что здесь не нужно использовать отдельную систему привода, а достаточно использовать уже имеющийся вал ГРМ.

Насос-форсунка достаточно широко используется на дизельных двигателях грузовых автомобилях, а также на двигателях внедорожников.

Common Rail

Common Rail — самая современная система впрыска топлива, которая может обеспечить наилучшие характеристики работы двигателя. Эта система стала использоваться с конца 1990-х годов компанией Bosch, и к сегодняшнему дню ею оснащается практически три четверти всех сходящих с конвейеров дизельных двигателей.

Отличительная черта Common Rail — наличие так называемого аккумулятора, в котором топливо находится под постоянным высоким давлением и из него подается к форсункам. Аккумулятор — это общая топливная магистраль (это отражено в названии Common Rail, что переводится с английского, как «общая магистраль») или топливная рампа, в которую топливо нагнетается с помощью ТНВД.

Наличие аккумулятора позволяет значительно улучшить впрыск топлива через форсунки (так как они работают под постоянным давлением и только открываются в необходимые моменты, причем за один такт может производиться до 9 впрыскиваний), а также упростить ТНВД и другие детали системы впрыска.

На современных двигателях Common Rail полностью управляется электроникой. Блок управления на основе данных с нескольких датчиков определяет количество подаваемого топлива, моменты его подачи в цилиндры и т.д. Это позволяет достичь наилучшей работы двигателя и снизить его токсичность на всех режимах.

Права на технологию Common Rail принадлежат компании Bosch.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Ремонт систем Common Rail

В современном автомобилестроении требования к экономичности и экологичности силовых агрегатов все более возрастают, поэтому конструкция и способы управления двигателей и их компонентов постоянно совершенствуются.

Что касается топливной аппаратуры дизелей, тенденция развития состоит в следующем:

• Давление впрыскивания постоянно увеличивается для обеспечения более тонкого распыления топлива в камере сгорания, для образования более однородной топливовоздушной смеси и, как следствие, более полного ее сгорания с максимальной эффективностью;
• Процесс управления впрыском топлива становится все более изощренным, впрыск разделяется на несколько подвпрысков, количество впрыскиваемого топлива и время впрыска регламентируется все более точно. Самой современной разработкой в области дизельной топливной аппаратуры является система Common Rail.

Предварительно очень кратко рассмотрим принцип работы системы Common Rail: топливный насос высокого давления создает высокое давление ( до 1500…2500 бар) в распределительном трубопроводе (так называемой рампе). В зависимости от режимов работы ДВС давление в рампе регулируется в пределах от 200 до 1500…2500 бар (1 бар ? 1 атм). Это давление постоянно подведено к форсункам, которые открываются подачей коротких импульсов с блока управления двигателем. Величина и время подачи топлива определяется длительностью и количеством этих импульсов. Электронное регулирование системы Common Rail позволяет очень гибко подходить к управлению процессом топливоподачи, но и накладывает жесткие требования на ее элементы — форсунки: они должны четко реагировать на очень короткие управляющие импульсы, т. е. их элементы должны двигаться без малейшего сопротивления, и в то же время эти элементы должны удержать топливо под чрезвычайно высоким давлением.

Для обеспечения этих условий форсунка содержит несколько прецизионных (т.е. очень точно исполненных) сопряжений деталей. Нарушение подвижности и герметичности сопряжений этих деталей вследствие применения некачественного топлива ведет за собой выход из строя форсунки в целом. Износ металла при таких экстремальных нагрузках происходит ускоренными темпами, поэтому наличие в топливе даже небольшого количества абразива приводит к ускоренному износу запирающих поверхностей; при содержании в топливе воды сопряженные поверхности корродируют и теряют подвижность.

Ни для кого не секрет, что качество нашего дизельного топлива оставляет желать лучшего, поэтому довольно часто происходит нарушение работоспособности топливной системы из-за неисправности форсунок. Естественно, что владельцев автомобилей, оборудованных системой Common Rail, интересуют надежность и ремонтопригодность эксплуатируемых форсунок. Рассмотрим с этой точки зрения форсунки основных мировых производителей компонентов системы Common Rail — фирмы Bosch, Delphi, Denso и Siemens.

Ведущую роль в этом списке занимает фирма Bosch — с точки зрения и объема применяемых форсунок, и их надежности, и ремонтопригодности.

Эти форсунки, из-за особенностей конструкции, наименее чувствительны к качеству применяемого топлива.
В случае же выхода из строя, все прецизионных узлы этих форсунок могут быть заменены, а форсунка может быть отрегулирована до соответствия тестовому плану фирмы-производителя.

Фирма Bosch наиболее полно и оперативно (по сравнению с другими производителями) обеспечивает ремонтный сервис соответствующими запчастями, технологией и оборудованием.

Второе место по надежности в эксплуатации занимают форсунки Denso.
Однако следует отметить, что в настоящее время фирма Denso лишь планирует выпускать на рынок услуг технологию, оснастку и запасные части для их ремонта, а пока этого не произошло — они подлежат только замене.

Наиболее зависимы от качества применяемого топлива форсунки Delphi.
Эти форсунки имеют ряд конструктивных достоинств: во-первых, они самые компактные среди вышеперечисленных, во-вторых, они устроены таким образом, что прецизионный управляющий клапан форсунки очень удачно скомпонован и состоит всего из двух сопряженных прецизионных деталей.

Однако, эти удачные конструктивные решения имеют и оборотную сторону: из-за небольших размеров управляющего электромагнита, встроенного в корпус форсунки, усилия подъема якоря клапана невелики, поэтому любое загрязнение топлива посторонними частицами или водой приводит к «подвисанию» подвижных частей и выводит форсунку из строя.

В этом случае необходим ремонт форсунки, который сводится к замене неисправных клапана и распылителя.

Следует отметить еще одну особенность, присущую в основном форсункам Delphi: после ремонта их надо протестировать на специализированном стенде с целью присвоения им буквенно-цифрового кода, отражающего индивидуальные характеристики данной форсунки. Этот код должен быть прописан в блок управления после установки форсунок на двигатель, в противном случае при работе двигателя могут возникнуть проблемы. Прописка кода в блок управления для форсунок Delphi (как и для форсунок Denso) требует специального диагностического оборудования.

Все вышеуказанное относится к электромагнитным форсункам системы Common Rail, в которых впрыск топлива осуществляется подачей сигнала на управляющую электромагнитную катушку форсунки.

Фирмы Bosch и Siemens начали производство форсунок следующего поколения, так называемых пьезофорсунок, в которых впрыск производится за счет изменения размеров управляющего пьезоэлемента.

Эти форсунки обладают увеличенным быстродействием, по сравнению с электромагнитными, однако они не ремонтируются, и в случае неисправности подлежат замене.

Фирма Siemens только планирует частичный ремонт своих пьезофорсунок, который будет сводиться к замене распылителя

Другой основной элемент системы Common Rail — топливный насос высокого давления. Главной причиной, выводящей ТНВД из строя, является всё то же некачественное топливо. Весь вопрос в том, насколько стойкими к нему являются насосы разных производителей.

Среди насосов CR достаточно надежными являются изделия фирм Bosch, Denso и Siemens. Рассмотрим их более подробно.
 

Насосы Bosch по конструкции делятся на несколько типов.

Более ранний вариант насоса — CP1, применяемый в основном на легковых и малых коммерческих автомобилях, полностью ремонтопригоден.
Это означает, что практически любая часть ТНВД, вышедшая из строя, может быть заменена на новую.
Однако, если количество запчастей, требующих замены, значительное, стоит задуматься, что выгоднее — ремонтировать старый насос или приобрести новый.

Более современные типы насосов — CP3 — имеют ограниченную ремонтопригодность, т.е. какие-то части насоса могут быть заменены, но при неисправности основной части ТНВД — плунжерной пары, насос придется менять.

Еще более современные насосы — CP4 — в настоящее время не ремонтируются, а меняются целиком, и даже оборудование для их диагностики только начинает появляться в сервисах. Насосы Denso и Siemens по надежности и ремонтопригодности похожи на насосы Bosch CP1, т.е. полностью ремонтопригодны. Особо высокие требования к качеству топлива предъявляют ТНВД Delphi.
Вследствие высоких контактных напряжений в динамически нагруженных деталях насоса, любое загрязнение топлива посторонними частицами или водой приводит к их интенсивному износу.
Выкрошенные частицы металла попадают в топливную систему, и далее процесс развивается все более интенсивно.
Именно поэтому для своей топливной системы фирма Delphi рекомендует топливные фильтры с увеличенной степенью фильтрации.
Тем не менее, насосы Delphi также возможно отремонтировать, по ремонтопригодности они сопоставимы с насосами Denso и Siemens, и в продаже имеются их запасные части.

Работа дизельного двигателя Common Rail — FORS DIESEL

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

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

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

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления плунжерного типа.

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

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

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

Форсунка важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.

Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя.

Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие.

Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

Принцип действия системы впрыска Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.

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

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

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

• два предварительных впрыска — на холостом ходу;
• один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
• предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке.

Основной впрыск обеспечивает работу двигателя.

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

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

• первое поколение – 140 МПа, с 1999 года;
• второе поколение – 160 МПа, с 2001 года;
• третье поколение – 180 МПа, с 2005 года;
• четвертое поколение – 220 МПа, с 2009 года.

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

Информация на сайте не является публичной офертой

Обзор системы Common Rail в судовых двигателях

Система Common Rail, как следует из названия, является общей для каждого цилиндра или узла судового двигателя. Судовые двигатели ранних времен имели топливную систему, в которой каждый блок имел свой собственный рывковый насос, а давление масла поддерживалось посредством рывковых насосов.

Однако в системе Common Rail все цилиндры или агрегаты соединены с рамой, и в ней накапливается давление топлива. Таким образом, подаваемое давление топлива обеспечивается через рампу.Аналогичный тип системы Common Rail используется для сервомасляной системы открытия выпускных клапанов.

Если говорить о системе впрыска топлива, то система Common Rail была запущена еще до рывков, но тоже не удалась из-за нескольких недостатков. Однако благодаря последним достижениям в области технологий и электроники система Common Rail приобрела популярность.

Двигатели с общей топливной рампой также известны как бездымные двигатели, поскольку давление топлива, необходимое для сгорания, одинаково для всех нагрузок или оборотов двигателя.

Common Rail используется в следующей системе:
1) для нагретого жидкого топлива под давлением 1000 бар.

2) для сервомасла для открытия и закрытия выпускных клапанов при давлении 200 бар.

3) контрольное масло для открытия и закрытия клапанных блоков при давлении 200 бар.

4) сжатый воздух для запуска главного двигателя.

Основные компоненты системы Common Rail

Насос высокого давления

Система Common Rail состоит из насоса высокого давления, который может иметь кулачковый или электрический привод, либо и то, и другое.Требования к давлению будут разными для разных систем. Для мазута давление достигает 1000 бар, для сервомашины и управляющего масла давление составляет около 200 бар. Насосы высокого давления приводятся в движение распредвалом с тремя кулачками. Эти насосы совершают несколько ходов с помощью трех кулачков и редуктора, увеличивающего скорость.

Для жидкого топлива и сервомасла насосы приводятся в действие от двигателя, а для контрольного масла — от двигателя.

Рельсовый узел

Распределительная рампа для жидкого топлива.

B — управляющая масляная рейка.

Масляная рейка с сервоприводом C.

D Блок управления впрыском (ICU)

E Блок управления клапаном (VCU)

Это предусмотрено после насосов, где накопленное давление от насосов передается на рейку, которая подает их на каждый блок, когда это необходимо. Он расположен на верхней платформе двигателя и чуть ниже крышки цилиндра. Эти направляющие простираются на всю длину двигателя. Они заключены в корпус и имеют доступ сверху для обслуживания и ремонта.

Блок клапанов и электронная система управления

Это требуется для управления потоком жидкого топлива, сервомасла, управляющего масла и пускового воздуха от направляющей к цилиндру. Блок клапанов управляется электронным блоком управления, который срабатывает, когда он получает сигнал, указывающий, что этот цилиндр находится в верхней мертвой точке (ВМТ) и необходимо впрыснуть топливо, и решает, когда должен быть открыт выпускной клапан. С помощью электроники можно управлять впрыском удаленно с компьютера.Например, если мы хотим отключить подачу топлива к одному из агрегатов, то нам нужно отключить сигнал, подаваемый системой управления, чтобы клапан не открывался.

Топливная система этого блока известна как ICU (блок управления впрыском), а для выпускного клапана он известен как VCU (блок управления клапаном). Система управления открытием и закрытием ICU и VCU осуществляется с помощью электрогидравлического управления, при котором, когда присутствует сигнал на открытие, клапан для управляющего масла открывается, а управляющее масло толкает клапан ICU и VCU, чтобы открыться.Сигнал для электронного управления подается датчиком угла поворота коленчатого вала, который определяет каждый цилиндр и отправляет сигнал системе, которая решает, открыть клапан или закрыть клапан.

Время открытия клапана также может контролироваться электроникой, что означает, что если подан сигнал на открытие клапана раньше, он откроется раньше, и наоборот.

Преимущества Common Rail по сравнению с обычной насосной системой с рывком

Преимущества системы Common Rail:

1) Одно и то же давление впрыска для двигателя при всех нагрузках или оборотах, что невозможно в толчковых насосах, поскольку последнее зависит от частоты вращения двигателя.

2) Время впрыска можно изменять во время работы двигателя, тогда как в традиционной системе двигатель должен быть остановлен, а настройки времени должны быть изменены.

3) Конструкция Common Rail проста, поскольку нет отдельных топливных насосов и кулачки для каждого топливного насоса также удалены.

4) Common Rail обеспечивает бездымный режим работы, тогда как в обычной системе бездымный режим работает только при высоких оборотах.

5) Требуется меньшее техническое обслуживание из-за меньшего количества насосов и увеличения эффективного времени сгорания между капитальными ремонтами.

6) С помощью этой системы также можно управлять переменным открытием выпускного клапана, чего нет в традиционной системе.

Кредит изображения

Инструкция двигателя RtFlex от Wartsila

common Rail Прямой впрыск: … — Механическая информация

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

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

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

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

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

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

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

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

COMMON RAIL DIRECT INJECTION (CRDi):

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

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

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

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

РЕЖИМ РАБОТЫ

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

Насосы высокого давления

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

Форсунки

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

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

КОМПОНЕНТЫ CRDi

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

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

ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ

Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

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

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

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

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

ПРИНЦИП РАБОТЫ CRDi

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

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

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Преимущества

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

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

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

4. Меньше вибраций —
Раньше в традиционных дизельных двигателях с прямым топливом чувствовалось много вибраций. Теперь эти вибрации были уменьшены с помощью системы непосредственного впрыска Common Rail.

5.Лучший пробег —
Поскольку дизельный двигатель с общей топливораспределительной рампой обеспечивает большую мощность, это означает, что вы сэкономите на своем топливе. В результате ваша экономия топлива также будет лучше. Это означает, что в дороге вы тратите меньше денег на топливо.

Недостатки

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

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

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

BMW Technology Insights — Система впрыска Common Rail

Обзор и особенности BMW

A | B | C | D | E | F | G | H | Я | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | Т | U | V | W | X | Y | Z | 0-9 | Посмотреть все

Превосходная производительность и превосходная эффективность не противоречат друг другу: система впрыска Common Rail позволяет дизельным двигателям BMW обеспечивать улучшенную топливную экономичность, снижение выбросов, улучшенную акустику и значительно более плавную работу.

Гибкая система впрыска Common Rail гарантирует еще более тихую и эффективную работу дизельного двигателя BMW. В нем используется принцип, согласно которому повышенное давление впрыска топлива приводит к образованию более мелких капель топлива в камере сгорания, что, в свою очередь, приводит к лучшему сгоранию. Вместо использования отдельных насосов-форсунок для каждого цилиндра в системе Common Rail используется один центральный насос высокого давления (известный как Rail). Это приводит к очень быстрым и точным инжекторным клапанам с электронным управлением.

Благодаря этой сложной системе дизельное топливо может впрыскиваться в камеру в несколько различных фаз в каждом процессе сгорания: предварительный впрыск вводит небольшое количество топлива, за которым следует основной впрыск, а затем последующие впрыски, если требуется. Фаза предварительного впрыска обеспечивает равномерное повышение давления в камере сгорания, что снижает шум двигателя. Последующие впрыски сжигают оставшиеся твердые частицы и очищают выхлопные газы.

Вместе с высокопроизводительным цифровым управлением двигателем и точно спроектированными клапанами впрыска система впрыска Common Rail обеспечивает значительное снижение расхода топлива и повышает плавность работы двигателя.

Система впрыска Common Rail

Превосходная производительность и превосходная эффективность не противоречат друг другу: система впрыска Common Rail позволяет дизельным двигателям BMW обеспечивать улучшенную топливную экономичность, снижение выбросов, улучшенную акустику и значительно более плавную работу.

Гибкая система впрыска Common Rail гарантирует еще более тихую и эффективную работу дизельного двигателя BMW.В нем используется принцип, согласно которому повышенное давление впрыска топлива приводит к образованию более мелких капель топлива в камере сгорания, что, в свою очередь, приводит к лучшему сгоранию. Вместо использования отдельных насосов-форсунок для каждого цилиндра в системе Common Rail используется один центральный насос высокого давления (известный как Rail). Это приводит к очень быстрым и точным инжекторным клапанам с электронным управлением.

Благодаря этой сложной системе дизельное топливо может впрыскиваться в камеру в несколько различных фаз в каждом процессе сгорания: предварительный впрыск вводит небольшое количество топлива, за которым следует основной впрыск, а затем последующие впрыски, если требуется.Фаза предварительного впрыска обеспечивает равномерное повышение давления в камере сгорания, что снижает шум двигателя. Последующие впрыски сжигают оставшиеся твердые частицы и очищают выхлопные газы.

Вместе с высокопроизводительным цифровым управлением двигателем и точно спроектированными клапанами впрыска система впрыска Common Rail обеспечивает значительное снижение расхода топлива и повышает плавность работы двигателя.

Common Rail | Автопедия | Фэндом

Прямой впрыск топлива Common Rail — это современный вариант системы непосредственного впрыска топлива для бензиновых и дизельных двигателей.

На дизельных двигателях он оснащен топливной рампой высокого давления (более 1000 бар / 15000 фунтов на квадратный дюйм), питающей отдельные электромагнитные клапаны, в отличие от форсунок топливного насоса низкого давления (Pumpe Düse или насос-форсунки). Дизели Common Rail третьего поколения теперь оснащены пьезоэлектрическими форсунками для повышения точности с давлением топлива до 1800 бар / 26000 фунтов на квадратный дюйм.

В бензиновых двигателях используется в бензиновых двигателях с прямым впрыском.

Прототип системы Common Rail был разработан в конце 1960-х годов Робертом Хубером из Швейцарии, а технология доработана доктором Дж.Марко Гансер из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, позже Ganser-Hydromag AG (основанный в 1995 г.) в Обергери.

Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии к середине 1990-х годов. Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Denso Corporation, японского производителя автомобильных запчастей, разработали топливную систему Common Rail для большегрузных автомобилей и применили ее на практике в своей системе Common Rail ECD-U2, установленной на грузовике Hino Rising Ranger. и продан для общего пользования в 1995 году. ^[1] Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году. ^[2] Современные системы Common Rail, работающие по тому же принципу, управляются блоком управления двигателем (ЭБУ), который открывает каждую форсунку электронным способом, а не механически. Он был широко проработан в 1990-х годах в сотрудничестве между Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных группой Fiat, дизайн был приобретен немецкой компанией Robert Bosch GmbH для завершения разработки и доработки для массового производства. Оглядываясь назад, эта продажа казалась для Fiat тактической ошибкой, поскольку новая технология оказалась очень прибыльной. Однако у компании не было иного выбора, кроме как продать, поскольку в то время у нее было плохое финансовое положение и не хватало ресурсов для завершения разработки самостоятельно. ^[3] В 1997 году они расширили его использование для легковых автомобилей. Первым легковым автомобилем, который использовал систему Common Rail, был Alfa Romeo 156 1.9 JTD 1997 года, ^[4] и позже в том же году Mercedes-Benz C 220 CDI.

Двигатели с системой Common Rail уже некоторое время используются в судостроении и локомотивах. Cooper-Bessemer GN-8 (около 1942 г.) является примером дизельного двигателя с общей топливораспределительной рампой с гидравлическим приводом, также известного как модифицированная система Common Rail.

Vickers использовал системы Common Rail в двигателях подводных лодок примерно в 1916 году. Doxford Engines Ltd. ^[5] (тяжелые судовые двигатели с оппозитными поршнями) использовала систему Common Rail (с 1921 по 1980 год), в результате чего многоцилиндровый поршневой топливный насос создавал давление около 600 бар при хранении топлива в баллонах.Регулирование давления достигалось с помощью регулируемого хода нагнетания насоса и «перепускного клапана». Механические распределительные клапаны с распределительным валом использовались для питания подпружиненных форсунок Brice / CAV / Lucas, которые впрыскивали через боковую часть цилиндра в камеру, образованную между поршнями. Ранние двигатели имели пару кулачков газораспределительного механизма, один для работы вперед, а другой для кормы. Более поздние двигатели имели по два инжектора на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления оснащалась четырьмя инжекторами на цилиндр.Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и тяжелого жидкого топлива (600 сСт, нагретого до температуры приблизительно 130 ° C).

Система Common Rail подходит для всех типов дорожных автомобилей с дизельными двигателями, от городских автомобилей, таких как Fiat Nuova Panda, до автомобилей представительского класса, таких как Volvo S80.

Сегодня система Common Rail произвела революцию в технологии дизельных двигателей. Robert Bosch GmbH, Delphi Automotive Systems, Denso Corporation и Siemens VDO (в настоящее время принадлежит Continental AG) являются основными поставщиками современных систем Common Rail.Производители автомобилей называют двигатели Common Rail под собственными торговыми марками:

• Двигатели BMW D (также используются в Land Rover Freelander TD4)
• Cummins и Scania XPI (разработан в рамках совместного предприятия)
• Cummins CCR (насос Cummins с форсунками Bosch)
• Daimler CDI (а на автомобилях Chrysler Jeep просто CRD )
• Fiat Group (Fiat, Alfa Romeo и Lancia) JTD (также имеет торговую марку MultiJet , JTDm , Ecotec CDTi , TiD , TTiD , DDiS , DDiS ,
• Ford Motor Company’s TDCi Duratorq и Powerstroke
• General Motors Opel / Vauxhall CDTi (производство Fiat, Isuzu и GM Daewoo) и более ранние модели DTi
• General Motors Daewoo / Chevrolet VCDi (по лицензии VM Motori; также имеет торговую марку Ecotec CDTi )
• Honda i-CTDi
• Хендай-Киа CRDi
• IKCO EFD , который является одним из членов семейства EF.Поставщик подлежит уточнению
• Isuzu iTEQ
• Mahindra’s CRDe
• Mazda MZR-CD (1,4 MZ-CD, 1,6 MZ-CD, производимые совместным предприятием Ford / PSA Peugeot Citroën) и более ранние модели DiTD
• Mitsubishi DI-D (недавно разработанное семейство двигателей 4N1 использует систему впрыска 200 МПа (2000 бар) нового поколения))
• Nissan dCi
• Протон SCDi
• PSA Peugeot Citroën HDI или HDi (1. 4HDI, 1.6 HDI, 2.0 HDI, 2.2 HDI и V6 HDI, разработанные совместным предприятием с Ford)
• Renault dCi и более ранние модели dTi
• SsangYong XDi (большинство этих двигателей производит Daimler AG)
• Subaru Legacy TD (по состоянию на январь 2008 г.)
• Тата ДИКОР
• Тойота Д-4Д
• Volkswagen Group: 4,2 V8 TDI и новейшие двигатели 2,7 и 3,0 TDI (V6), представленные на текущих моделях Audi, используют систему Common Rail, в отличие от более ранних двигателей с насос-форсунками.В 2,0 TDI внедорожника Volkswagen Tiguan используется система Common Rail, как и в Audi A4 2008 года выпуска. Volkswagen Group объявила, что двигатель 2.0 TDI (common rail) будет доступен для Volkswagen Passat, а также для Volkswagen Jetta 2009 года выпуска. ^[6]
• Двигатели Volvo 2.4D и D5 (1.6D, 2.0D производства Ford и PSA Peugeot Citroen), двигатели Volvo Penta серии D

Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны обеспечивают точный электронный контроль времени и количества впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива.Чтобы снизить уровень шума двигателя, электронный блок управления двигателя может впрыснуть небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым уменьшая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время впрыска и количество для изменений в топливе качество, холодный запуск и тд. Некоторые современные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за такт. ^[7]

Двигатели Common Rail не требуют времени на нагрев и производят меньше шума и выбросов, чем старые системы.

В дизельных двигателях исторически использовались различные формы впрыска топлива. Два распространенных типа включают систему насос-форсунки и системы распределителя / линейного насоса (дополнительную информацию см. В дизельном двигателе и насос-форсунке). Хотя эти старые системы обеспечивали точное количество топлива и контроль времени впрыска, они были ограничены несколькими факторами:

• Они приводились в действие кулачком, и давление впрыска было пропорционально частоте вращения двигателя. Обычно это означало, что самое высокое давление впрыска могло быть достигнуто только при самых высоких оборотах двигателя, а максимально достижимое давление впрыска уменьшалось при уменьшении частоты вращения двигателя.Это соотношение верно для всех насосов, даже тех, которые используются в системах Common Rail; однако в случае системы агрегата или распределителя давление нагнетания связано с мгновенным давлением единичного события откачки без аккумулятора, и, таким образом, взаимосвязь более заметна и проблематична.
• Они были ограничены по количеству и времени событий впрыска, которыми можно было управлять во время одного события сгорания. Несмотря на то, что в этих старых системах возможны множественные закачки, добиться этого гораздо сложнее и дороже.
• Для типичной распределительной / линейной системы начало впрыска происходило при заранее определенном давлении (часто называемом давлением выталкивания) и заканчивалось при заранее определенном давлении. Эта характеристика возникает из-за «фиктивных» форсунок в головке цилиндров, которые открываются и закрываются при давлениях, определяемых предварительной нагрузкой пружины, приложенной к плунжеру в форсунке. Как только давление в инжекторе достигнет заданного уровня, плунжер поднимется и начнется впрыск.

В системах Common Rail насос высокого давления хранит в резервуаре топливо под высоким давлением — до 2000 бар (29000 фунтов на кв. Дюйм) и выше.Термин «общий распределитель» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общей топливной магистрали, которая является не чем иным, как аккумулятором давления, в котором топливо хранится под высоким давлением. Этот аккумулятор подает топливо под высоким давлением в несколько топливных форсунок. Это упрощает назначение насоса высокого давления, поскольку он должен только поддерживать заданное давление на цели (с механическим или электронным управлением). Топливные форсунки обычно управляются ЭБУ. Когда топливные форсунки активируются электрически, гидравлический клапан (состоящий из форсунки и плунжера) открывается механически или гидравлически, и топливо распыляется в цилиндры под желаемым давлением.Поскольку энергия давления топлива накапливается дистанционно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в аккумуляторе (распределителе), что обеспечивает квадратную скорость впрыска. Если гидроаккумулятор, насос и трубопровод имеют надлежащие размеры, давление и скорость нагнетания будут одинаковыми для каждого из нескольких событий нагнетания.

• [1] Эта анимация объясняет работу системы Common Rail.

↑ «240 Достопримечательностей японской автомобильной техники — Common Rail ECD-U2».Jsae.or.jp. http://www.jsae.or.jp/autotech/data_e/10-8e.html. Проверено 29 апреля 2009.

↑ «Впрыск дизельного топлива». DENSO International Australia . http://www.denso.com.au/products/aftermarket_automotive_components/diesel_fuel_injection. Проверено 30 сентября 2008.

↑ «Fiat Возрождение автомобилестроения». Economist.com . 24 апреля 2008 г. http://www.economist.com/opinion/displaystory.cfm?story_id=110

. Проверено 1 мая 2008.

↑ «Конференция по новым технологиям трансмиссии». autonews.com . http://www.autonews.com/files/07_ane_ptc/speakers.html. Проверено 8 апреля 2008.

↑. http://www.doxford-engine.com/engines.htm.

↑ Тест-драйв Volkswagen Jetta TDI 2009: 50 миль на галлон чистого дизеля и тяга Prius-Humbling — Popular Mechanics

↑ (многоступенчатый впрыск) См. Брошюру BMW 2009 для 3 серии

Дизель-генератор с прямым впрыском

лучше или с электронным впрыском?

Топливная система дизель-генераторной установки имеет тип прямого и электронного впрыска. В этой статье Starlight Power представит разницу между двумя двигателями.

В нормальном режиме работы двигатель имеет четыре такта: такт впуска, такт сжатия, такт сгорания и такт выпуска. Эти четыре хода работают в непрерывном цикле, создавая таким образом источник энергии для двигателя. Разница между принципом работы EFI и двигателя с прямым впрыском заключается в разнице в такте сгорания двигателя.

Разница между прямым впрыском топлива и электронным впрыском:

Прямой впрыск в цилиндр двигателя: Технология прямого впрыска топлива в цилиндр и смешивания с всасываемым воздухом заключается в прямом вдавливании дизельного топлива в цилиндр. высокой температуры и высокого давления, так что дизельное топливо может самовоспламеняться и толкать поршень в движение, обеспечивая тем самым рабочий режим двигателя.По сравнению с двигателем EFI двигатель с прямым впрыском потребляет больше топлива, шум громкий, сгорание недостаточное, а уровень загрязнения выхлопных газов выше.

Двигатель EFI : Дизельный двигатель с электронным управлением впрыском топлива и выбросами является дизельным двигателем EFI. В соответствии с сигналом состояния дизельного двигателя электрическое управление вычисляет количество впрыска и время впрыска, необходимые для каждого цилиндра двигателя, и впрыскивает дизельное топливо в цилиндр для распыления через инжектор под определенным давлением.Он смешивается с воздушным потоком всасываемого воздуха и попадает в камеру сгорания, чтобы двигатель и каталитический нейтрализатор всегда работали наилучшим образом, но такие детали, как свеча зажигания, необходимо заменять чаще.

Прямой впрыск : ежедневные расходы на техническое обслуживание низкие, крутящий момент двигателя большой, мощность достаточная. Недостатки: можно использовать плохое дизельное топливо. Подача топлива приводит к увеличению накопления углерода в цилиндре, снижению мощности и скорости, а также затрудняет воспламенение.

EFI (Электронный впрыск топлива) : хорошее согласование с гидравлической системой, впрыск масла под высоким давлением на три больше, чем прямой впрыск, стабильная выработка электроэнергии, недостатком является то, что требования к дизельному маслу высоки.

Охрана окружающей среды : двигатель с прямым впрыском хорошо приспособлен к нефтепродуктам, но топливо не может быть полностью сожжено, расход масла большой, и он не является экологически чистым; Тип электронного впрыска предъявляет высокие требования к нефтепродуктам, достаточному количеству топлива, малому рабочему объему, энергосбережению и защите окружающей среды.

Двигатель с непосредственным впрыском является традиционным двигателем. Его впрыск топлива в систему зависит только от давления в системе, создаваемого двигателем, работающим в различных рабочих условиях. Система подачи топлива выполняет впрыск топлива в двигатель, работающий в различных рабочих условиях в соответствии с рабочим давлением, то есть подача топлива в двигатель с прямым впрыском зависит только от давления в системе, поэтому легко вызвать топливо, которое не могут быть точно поставлены в соответствии с различными условиями работы, что влияет на нормальную работу и срок службы двигателя.

Однако современный дизельный двигатель EFI просто использует современную технологию компьютерного управления для устранения недостатков традиционного дизельного двигателя. Он хорошо использует технологию обнаружения датчиков (датчик) для определения рабочего состояния двигателя в различных рабочих условиях, таких как давление, температура, воздухозаборник и т. Д., И устанавливает наиболее разумное рабочее давление и количество топлива, необходимое для системы. при разных условиях работы заранее в компьютере. Таким образом, компьютер может отслеживать различные данные о работе двигателя в различных рабочих условиях в режиме реального времени и точно подавать топливо в соответствии с различными рабочими условиями, а также обеспечивать, чтобы подача топлива в систему не зависела от давления в системе, а от подачи топлива. время, то есть условия работы двигателя, определяемые компьютером на основании данных мониторинга, связаны с электрическим импульсом форсунки.(В дизельном двигателе EFI форсунка не включается, как традиционный нагнетательный, а становится форсункой электромагнитного типа. В зависимости от электромагнитной силы, которая должна включаться.) Это обеспечивает эффект экономии топлива и снижения шума, а также продлевает срок его службы. срок службы.

Клиенты выберут различные типы двигателей с впрыском топлива в соответствии со своими потребностями. Существует множество способов электрического впрыска топлива в двигатель. Наиболее распространенной является технология Common Rail высокого давления с электронным управлением.

Технология Common Rail высокого давления с электронным управлением — это очень зрелая технология, используемая в современных двигателях. Система впрыска топлива в основном состоит из датчика, трубопровода Common Rail высокого давления, топливной форсунки с электронным управлением, масляного насоса высокого давления и блока управления двигателем. Создание давления топлива и впрыск топлива разделены на две части. Частота вращения двигателя не влияет напрямую на давление в трубопроводе Common Rail высокого давления. Масляный насос высокого давления поддерживает топливо в трубопроводе Common Rail высокого давления в стабильном состоянии высокого давления.

Принцип впрыска топлива

Датчик может регистрировать скорость, нагрузку и другие параметры двигателя. После того, как эти параметры проанализированы ЭБУ, давление в трубопроводе Common Rail регулируется для достижения точного контроля давления масла. В то же время время впрыска и количество впрыскиваемого топлива регулируются электромагнитным клапаном на форсунке, управляемой ЭБУ, чтобы поддерживать полное сгорание топлива и эффективную работу двигателя.

Структура

Конструкция двигателя с электронным управлением высокого давления с общей топливораспределительной рампой относительно сложна, впрыск топлива управляется сложной схемой, цена немного выше, цена каждой детали выше , а стоимость последующего обслуживания относительно высока. В то же время, из-за необходимости точного контроля количества впрыскиваемого топлива, двигатель с общей топливораспределительной рампой высокого давления с электронным управлением предъявляет более высокие требования к качеству жидкого топлива, а использование некачественного топлива легко повреждает двигатель.

Почему клиенты предпочитают дизель-генераторную установку с прямым впрыском?

В основном потому, что конструкция двигателя с прямым впрыском проще, чем двигатель с общей топливораспределительной рампой высокого давления с электронным управлением, а частота отказов низкая, что позволяет поддерживать относительно стабильный расход топлива.Двигатель высокого давления с общей топливораспределительной рампой с электронным управлением отличается высокой точностью впрыска топлива и низким расходом топлива при нормальной работе. По мере увеличения времени и частоты использования масляный насос высокого давления изнашивается, точность электромагнитного клапана форсунки также снижается, что приводит к падению давления масла в общей топливораспределительной рампе высокого давления, точности впрыска. снижается, а эффективность преобразования топлива снижается. Если двигатель, оснащенный системой Common Rail высокого давления с электронным управлением, вовремя не отремонтировать, расход топлива даже превысит расход топлива двигателя с непосредственным впрыском такой же мощности.

Оценка концепции Common Rail, гидравлически усиленной системы впрыска дизельного топлива и форм расхода

Электронные системы впрыска топлива Common Rail (MPCR) среднего давления с гидроусилителем представляют собой привлекательную концепцию для применения в тяжелых дизельных двигателях. Они предлагают отличную гибкость упаковки и тщательную интеграцию с системой управления двигателем.

В этом исследовании оценивались две разные концепции. Они различаются тем, как связаны события создания давления и нагнетания.Один использовал прямой принцип , в котором события создания высокого давления и нагнетания происходят одновременно, создавая профиль скорости нагнетания около квадрата . Другая концепция была основана на косвенном принципе , где потенциальная энергия (давление) сначала сохраняется внутри гидроаккумулятора, а затем высвобождается во время впрыска в качестве последующего события. В этом случае обычно получают форму падающей скорости . В обеих концепциях рассматриваются блочный насос, в котором гидроусилитель отделен от инжектора линией высокого давления, и конструкция блочного инжектора.

Детали процесса впрыска, включая гидравлические и механические характеристики, были проанализированы и сопоставлены. Использовалась одномерная программа моделирования впрыска топлива. Приведено краткое описание математической модели и структуры программы, а также описаны преимущества и недостатки.

Из-за различных форм расхода две концепции системы впрыска топлива (FIS) приводят к различным расчетным характеристикам сгорания и выбросов. Модель CFD для трехмерного анализа химически реактивного потока с распылителями, KIVA, использовалась для оценки характеристик горения и выбросов различных систем, использованных в исследовании.

Также изучалось влияние короткой продолжительности впрыска на сгорание и выбросы. Результаты расчетов показали увеличение продолжительности тепловыделения и сажевых выбросов в этом случае. Это может быть связано с созданием местных богатых топливом зон.

Каждая концепция FIS состояла из идентичных основных компонентов, включая гидравлический регулирующий клапан, гидроусилитель, обратные клапаны и сопло. Справедливое сравнение стало возможным, начиная с «общего» дизайна.

В этом документе обсуждаются подходы, методы и результаты оценочного исследования.Конечная цель проекта — разработать и построить прототип FIS и продемонстрировать его возможности в одноцилиндровом исследовательском двигателе.

Принцип работы, плюсы и минусы

Дизельный двигатель Common Rail: принцип работы Плюсы и минусы Дизельные двигатели

, безусловно, изменились за последние пару десятилетий.

Ранее они использовали систему впрыска топлива для подачи топлива в двигатель.

Это было сделано с помощью серии насосных форсунок, которые перекачивали топливо под низким давлением в топливные форсунки.

Обратной стороной этой дизельной системы является то, что она производит больше выбросов углерода. Поскольку общество стало более экологически чистым, это привело к созданию дизельного двигателя Common Rail.

Если сегодня вы видите на дороге автомобиль с дизельным двигателем, скорее всего, в нем установлен дизельный двигатель с системой Common Rail.

Такие типы дизельных двигателей, благодаря технологии Common Rail, производят меньше выбросов углерода.

Это особый тип системы впрыска топлива, состоящий из магистрали высокого давления и нескольких электромагнитных клапанов.Каждый клапан получает топливо из магистрали, откуда оно попадает в камеру сгорания.

Может показаться, что дизельный двигатель с общей топливораспределительной рампой лучше из-за его экологичности. Но это не обязательно лучший дизельный двигатель для вас.

Давайте рассмотрим плюсы и минусы этого движка, чтобы понять, в чем его суть.

Плюсы

Как указывалось ранее, дизельный двигатель с системой Common Rail производит меньше вредных выбросов.

Это была основная причина создания двигателя.

После того, как правительство начало принимать дополнительные правила для производителей автомобилей по сокращению выбросов углерода, они придумали систему дизельных двигателей с общей топливной магистралью как способ сделать это.

Именно поэтому вы больше не видите слишком много черного дыма, выходящего из выхлопной трубы грузовика.

Еще одно преимущество дизельного двигателя с системой Common Rail — это то, что он более мощный.

По сравнению с обычным дизельным двигателем с впрыском топлива мощность Common Rail увеличена на 25%. Вы по достоинству оцените эти превосходные характеристики двигателя, управляя автомобилем по дороге.

Между тем, общие впечатления от вождения тоже будут лучше.

Вы не услышите столько шумов, исходящих от двигателя, как при работе с дизельным двигателем с впрыском топлива.

Плюс даже не будут такие сильные вибрации.

Но больше всего вас, вероятно, будет интересовать расход топлива.

Что ж, вы будете рады узнать, что у дизельного двигателя с общей топливной рампой лучше расход топлива, чем у дизельного двигателя с впрыском топлива.

Это означает, что вы сможете проехать больше миль и меньше останавливаться на заправке.

Минусы

У дизельного двигателя с системой Common Rail не так много минусов, как плюсов. Но вы должны знать о минусах на тот случай, если они для вас важнее.

Пожалуй, самый большой недостаток дизельного двигателя с системой Common Rail — это его стоимость.

Поскольку это более сложный тип дизельного двигателя, он стоит намного дороже, чем двигатель с впрыском топлива.

Цена двигателя будет отражена в цене транспортного средства,
Купленный вами двигатель уже имеет этот двигатель.

И если двигатель когда-либо выйдет из строя или в нем будут какие-либо дефектные компоненты, замена этих компонентов также будет стоить больше денег.

Вы можете подумать, что техническое обслуживание вашего автомобиля предотвратит появление дефектных компонентов в двигателе.

Что ж, вам нужно будет регулярно обслуживать свой двигатель, потому что дизельный двигатель Common Rail требует гораздо большего обслуживания, чем двигатель с впрыском топлива.

Это обслуживание также будет более дорогостоящим и потребует больше вашего времени.

Идеальным вариантом будет работа в коммерческой компании, которая владеет вашим автомобилем.

Таким образом, они могут позаботиться о ремонте и обслуживании автомобиля, а вам не придется.