Топливная система коммон рейл принцип работы: Топливная система Common Rail: описание и принцип работы

Содержание

Топливные системы «Коммон Рейл» с электронным управлением

Качество распыливания дизельного топлива во многом предопределяет процесс его горения, а значит и образования токсичных компонентов в отработавших газах. Более качественного распыливания можно достигнуть при высоком давлении порядка 1600…2500 кгс/см2. Однако стандартные системы топливоподачи не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким давлением, поэтому в настоящее время более широкое распространение имеют топливные системы с электронным управлением – «Коммон Рейл», насос-форсунки и системы насос-форсунка-трубопровод.

Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением «Коммон Рейл» является разделение узла создающего давление (ТНВД – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). Аккумуляторные топливные системы применялись еще в 50-е годы на двигателях морских судов. Первым промышленным образцом аккумуляторной топливной системы с электронным управлением без мультипликаторов давления, названный коммон рейл (Common Rail) (общий путь, т.е. общая для форсунок магистраль, аккумулятор , явилась совместная разработка фирм Robert Bosch GmbH, Fiat, Elasis. В настоящее время работы по применению систем «коммон рейл» ведутся практически во всех фирмах-производителях ТПА (R.Bosch, Lucas, Siemens, L’Orange). На серийных автомобилях с применением электронного управления они появились в 1997 году. По сравнению с обычным дизелем система «коммон рейл» позволяет снизить расход топлива до 40% при уменьшении токсичности отработавших газов и снижении шумности при работе на 10 %.

На рисунке показана схема системы «коммон рейл»:

Рис. Схема системы питания дизельных двигателей «коммон рейл»:
1 – топливный бак; 2 – топливопроводы слива; 3 – ТНВД; 4 – регулятор давления; 5 – топливопровод высокого давления; 6 – топливоподкачивающий насос; 7 – фильтр; 8 – гидроаккумулятор; 9 – датчик давления; 10 – предохранительный клапан; 11 – электрогидравлическая форсунка; 12 – датчик педали акселератора; 13 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 14 – температурный датчик; 15 – блок управления

На рисунке показано расположение элементов системы питания «коммон рейл» на двигателе в развернутом виде.

Рис. Развернутая схема системы питания дизельного двигателя «коммон рейл»:
1 – ТНВД; 2 – впускной электрический клапан; 3 – электрический клапан перепуска топлива на слив; 4 – гидроаккумулятор; 5 – датчик давления; 6 – реле свечи накаливания; 7 – электронный блок управления; 8 – датчик температуры топлива; 9 – аварийный ограничитель подачи топлива; 10 – предохранительный клапан; 11 – форсунка впрыска; 12 – свеча накаливания; 13 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 14 – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – датчик давления воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – турбокомпрессор; 19 – электромеханический преобразователь регулятора рециркуляции отработавших газов; 20 – электромеханический преобразователь регулятора наддува; 21 – компрессор: 22 – разъем для электронного тестера; 23 – сигнализатор самодиагностики; 24 – датчик кондиционера; 25 – компрессор кондиционера; 26 – датчик скорости; 27 – датчик и указатель скорости; 28 – датчики трансмиссии и др.; 29 – датчик педали акселератора; 30 – панель приборов; 31 – АКБ; 32 – топливный бак с электрическим топливоподкачивающим насосом; 33 – фильтр тонкой очистки.

Принцип работы «Коммон Рейл»

Принцип работы системы заключается в следующем. С помощью топливоподкачивающего насоса 6 топливо прокачивается через фильтр 7 с влагоотделителем и подается в радиально-плунжерный насос высокого давления 3, который с помощью эксцентрикового вала приводит в движение три плунжера. Этот насос напрямую связан с распределительным валом и срабатывает при каждом обороте, а не так как в обычном двигателе один раз за два оборота. В нем размещают также регулятор производительности и подкачивающий насос. От ТНВД топливо под большим давлением поступает в гидроаккумулятор 8, откуда под высоким давлением поступает на электро или пьезогидравлические форсунки 11. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак 1 через топливопроводы слива 2. Блок управления 15, получая информацию по входным параметрам (с датчиков), задает значения выходных параметров используя заложенную программу (воздействует на исполнительные механизмы), что в целом необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.

Количество топлива подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки зависит от сигнала электронного блока управления 15, в зависимости от режима работы двигателя. В блок управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя, датчика положения педали акселератора, датчика расходомера воздуха, датчика давления воздуха и др.

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью регулятора 4. На холостом ходу оно минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне максимальное для обеспечения лучшей приемистости.

Система «коммон рейл» подвергает моторное масло большим нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть поршней нагревается гораздо сильнее, чем у традиционного дизельного двигателя. Верхняя часть поршня у традиционного двигателя непосредственного впрыска нагревается до 320-350°C, при системе «коммон рейл» свыше 400°С, то есть моторное масло выгорает значительно быстрее. В результате в таких двигателях возникает потребность в синтетических маслах, или, по крайней мере, в полусинтетических материалах.

Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

Популярность дизельных двигателей объясняется сочетанием экономичности и высокого КПД. Одной из причин впечатляющих эксплуатационных характеристик стала разработка системы впрыска Common Rail, которая совершенно заслуженно входит в число наиболее прогрессивных и передовых технологий подачи топлива в силовую установку. Сегодня ею оборудованы практически все дизельные ДВС, которые используются на транспортных средствах различного вида, начиная с автомобилей и заканчивая мощными сельскохозяйственными или дорожно-строительными машинами.

Определение

Common Rail представляет собой систему впрыска топлива для дизельного двигателя. Главной отличительной особенностью выступает общая магистраль или рампа, расположенная между ТНВД и форсунками. Именно она и дала название устройству, так как common rail переводится в английского как «общий путь» или «общая магистраль». Такая конструкция позволяет подавать дизтопливо под давлением, увеличивая общую эффективность работы двигателя.

Датой появления системы считается 1996 год, когда разработка компании Bosch была впервые установлена на серийный автомобиль. Популярность двигателей, оснащенных Common Rail, объясняется способностью достигать требуемой мощности при низком потреблении дизельного топлива. По стандартным оценкам использование системы уменьшает расход солярки на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя на 40%.

Дополнительным и в современных условиях весьма важным достоинством рассматриваемой конструкции подачи топлива выступает соответствие современных экологическим стандартам. Заметное уменьшение токсичности выхлопных газов и низкий уровень издаваемое в процессе эксплуатации шума – вот еще две не менее серьезные причины востребованности и широкого распространения дизельных двигателей с использованием Common Rail.

В чем секрет эффективности

Разделение цикловой подачи на такты и впрыск топлива под большим давлением – два факторы, обеспечивающие дизельным двигателям с впрыском Сommon Rail мощность, экономичность и дружелюбность к окружающей среде.

ТНВД распределительного типа с электронным управлением, не говоря уже о полностью механических насосах, подавали дизель в цилиндры большими порциями и под сравнительно малым давлением (к примеру, ТНВД Bosch VE мог выдать всего 700 бар при 2400 об/мин). Увеличение давления при распылении позволяет разбить топливо на более мелкодисперсные частицы, увеличив тем самым площадь контакта частиц дизеля с окислителем – кислородом. Чем меньше распыляемые частицы топлива, тем они быстрее нагреваются и, как следствие, эффективней сгорают. В результате мы получаем большую мощность двигателя, как так топливо сгорает практически полностью, высвобождая большее количество энергии, и меньший расход топлива. В случае с единым аккумулятором нет прямой зависимости между оборотами двигателя и давлением топлива в рампе, поэтому даже на холостых оборотах давление достаточное для качественного распыления.

Деление цикловой подачи на такты означает, что за такт впуска форсунка успевает впрыснуть топливо не один, а несколько раз (от 2 до 7 в современных системах). Различают:

предварительный впрыск – предназначен для поднятия температуры в камере сгорания и лучшего возгорание основного впрыска, на который и приходится большая доля дизельного топлива;
основной впрыск;
дополнительный впрыск – может быть использован для прожига сажевого фильтра.

Разделение цикловой подачи позволяет уменьшить характерный шум работы дизельного двигателя, так как давление в камере сгорания нарастает постепенно, поэтому характерный взрыв ТПВС в камере происходит мягче. Количество впрысков определяется ЭБУ и зависит от многих параметров (режима работы двигателя, нагрузки, температуры ОЖ и т.д.).

Конструктивные особенности

Устройство Common Rail в значительной степени напоминает систему подачи топлива в инжекторных бензиновых двигателях. Перед впрыском дизельного топлива в цилиндры происходит аккумулирование давления, в результате чего такую конструкцию нередко называют аккумуляторной топливной системой.

Конструкция Common Rail предусматривает три основных элемента: стандартные для любого дизельного двигателя контуры высокого и низкого давления, а также дополняющий их электронный блок контроля и управления. Контур низкого давления практически не отличается от обычных системы и состоит из стандартного набора частей, включающего:

топливный бак;
топливный фильтр;
подкачивающий насос;
комплект соединительных трубопроводов.

Основные отличия Common Rail от обычного дизельного двигателя заключаются в устройстве контура высокого давления, состоящего из таких элементов:

насос, который заменяет стандартный ТНВД и оснащается контрольным клапаном;
аккумуляторный узел или рампа, также оборудованная датчиком для контроля давления. Она изготавливается в виде достаточно длинной двухслойной трубы, на которой размещаются штуцеры, предназначенные для фиксации форсунок;
форсунки;
комплект соединительных трубопроводов.

Важное значение для эффективной эксплуатации рассматриваемой системы имеет работа электронного блока управления или ЭБУ. Он включает в себя несколько датчиков, в автоматическом режиме передающих сигналы о следующих параметрах и характеристиках двигателя:

положения распределительного и коленчатого вала;
положение педали «газа»;
уровень давления наддува;
температура воздуха и охлаждающей жидкости;
уровень давления топлива;
массовый расход воздуха.

Анализ полученных данных производится ЭБУ также в автоматическом режиме, результатом чего становятся определение требуемого количества топлива, времени открытия форсунки и других рабочих параметров системы. После этого подается команда на начало впрыска и цикл повторяется по новой.

Технология Common Rail принцип работы и история эволюции технологий.

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail — это один ихз самый современных этапов эволюции дизельных двигателей с прямым впрыском топлива. В отличие от традиционных дизелей с низким давлением подачи топлива (с рядными насосами или насос-форсунками), такой двигатель оборудован аккумулятором топлива — рампой, куда под большим давлением (от 1350 до 2500 бар) подается дизельное топливо и далее распределяется между электрическими форсунками с соленоидными клапанами или с пьезокристаллами внутри. Последние поколения систем Common Rail отличаются применением пьезоэлектрических инжекторов для увеличения точности впрыска с количественным увеличением фаз впрыска, а также повышением давления подачи топлива в рампу (свыше 2500 бар). Разновидность для бензиновых двигателей называется Прямой впрыск (FSI, GDI и т.п.).

История создания системы

Когда в конце 60-х годов Робертом Хубером в Швейцарии был разработан прототип системы Common Rail. Его технология была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе. К середине 90-х годов Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Корпорации DENSO, Япония, разработали систему Common Rail для коммерческого транспорта и воплотили ее в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках HINO Rising Ranger, а потом в 1995 году продали технологию другим производителям. Поэтому DENSO считает себя пионером в адаптации системы Common Rail к нуждам автомобилестроения. Первенство этого факта оспаривает итальянский концерн FIAT, который декларирует создание первого в мире автомобиля с прототипом дизельного двигателя с прямым впрыском в 1987 году (CHROMA TDid). В это же время итальянцы начинают работать над полностью электронным дизелем с принципом COMMON RAIL. Концепция получила название UNIJET 1900сс:

Современные же системы Common Rail работают по тому же принципу. Они управляются Блоком Электронного Управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как FIAT разработал концепцию и принципиальную конструкцию системы в начале 90-х годов (название проекта UNIJET), патент на нее в 1993 году был продан немецкой компании Robert Bosch GmbH для последующего завершения разработки массового продукта. В целом, это стало большим просчетом компании FIAT, поскольку новая технология стала очень выгодна. Но итальянский концерн был в то время в удручающем финансовом состоянии и не имел ресурсов для завершения выполненых работ. Тем не менее итальянцы первые применили систему Common Rail в 1997 на Alfa Romeo 156 1.9 JTD (второе поколение системы COMMON RAIL с многоточечным впрыском MULTIJET) и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI. В 2003 FIAT применил принцип MULTIJET на самом маленьком на то время четырех-цилиндровом дизельном двигателе с объёмом 1300сс. Двигатели Common Rail используются в энергетике, судостроении и для локомотивов. Система Cooper-Bessemer GN-8 представила модифицированную систему Common Rail, где используется гидравлический контроль.

Принцип работы

Английское слово COMMON RAIL обозначает одинаково высокое давление в трубке-аккумуляторе (рампе или рейке), которое распределяется по всем цилиндрам. Конструкция имеет два контура давления подачи топлива — низкое давление до ТНВД (от вакуума до 6 бар) и высокое давление от ТНВД до форсунок (от 1350 до 2500 бар). В зависимости от конфигурации, погружной электрический насос в баке или вакуумный насос на задней части ТНВД поставлет дизельное топливо через подогреватель топлива и фильтр к насосу высокого давления. ТНВД приводится в работу двигателем (через ремень или распредвал) и направляет топливо под высоким давлением в рампу. Для нормальной работы системы необязательно поддерживать постоянно самое высокое давление. Трубки рампы имеют одинаковую длину и оканчиваются форсунками. На рампе также расположен регулятор давления, который отправляет лишнюю часть топлива обратно в бак через охладитель. С помощью датчика давления в рампе Блок Управления Двигателем (ЭБУ) может получать информацию о давлении в рампе и контролировать его. Избыточное давление в рампе может контролироваться механическим клапаном, который стравливает лишнее топливо в магистраль обратки в бак. Отличительная особенность системы SIEMENS — размещение клапана контроля давления на корпусе ТНВД, а не на рампе.

Способ управления давлением система COMMON RAIL может иметь несколько вариаций: — Управление давлением на стороне низкого давления с помощью дозирующего клапана; Изменением сигнала скважности ЭБУ двигателя подаёт нужное количество топлива в область сжатия топлива. — Управление давлением на стороне высокого давления с помощью регулятора давления; Изменением сигнала скважности ЭБУ двигателя сливает нужное количество топлива в обратную магистраль для поддержки нужного давления. — Управление давлением с помощью дозирующего клапана в цепи низкого давления, так и с помощью регулятора давления на рампе (Dual Control). В зависимости от стратегии впрыска и режима работы двигателя ЭБУ управляет и объемом топлива, которое подаётся для сжатия, и объёмом топлива, сливаемого в обратку с рейки.

Выбор нужного типа управления определяется размером двигателя, мощностью и его задачами, а также целесообразной стоимостью автомобиля. Управляющий сигнал на клапаны может быть пропорционален давлению, когда при увеличении скважности давление также растёт, а может быть обратно пропорционален, когда с увеличением скважности давление падает. Это зависит от выбранной конструкции клапана и может отличаться на разных версиях одного и того же двигателя. Поэтому всегда следует точно знать как работает клапан на конкректном автомобиле, чтобы провести правильную диагностику его работы.

Наличие аккумулятора давления — это прямой признак приминения системы COMMON RAIL. Рампы могут быть сферической или цилиндрической формы, кованные или литые. Иметь механические или электрические аварийные клапана для слива топлива в магистраль обратки. В V-образных системах применяются минимум 2 рейки на каждый блок. Одна с датчиком давления, вторая может иметь регулятор давления. В некоторых типах использовалась распределительная третья рейка из которой топливо подаётся на две другие (Land Rover, Jaguar, Ford). Основная задача рампы — уметь сохранять максимально возможное давление топлива, не разрушаясь, и равномерно распределять топливо по форсункам.

В системе COMMON RAIL используются форсунки определенной конструкции. На первых поколениях применялись форсунки с электрическим соленоидным клапаном, который управляет подъёмом иглы в распылителе. По причине необходимости контроля впрыска под более высоким давлением стали применяться форсунки с пьезоэлементом. В последнее время некоторые производителеи возвращаются к технологии соленоидных форсунок, поскольку время их реакции на команды ЭБУ удалось сделать короче, их можно легко перебирать и восстанавливать, они дешевле в производстве.

Датчики

Основными датчики, которые используются в системе — это датчик давления топлива в рампе, датчик потока воздуха, датчики распредвала и коленвала, температурные датчики двигателя, топлива и входящего воздуха, датчик положения педали аккселератора, датчик системы подогрева топлива.

Активаторы

Соленоидные клапана в системе Common rail должны реагировать в течение полсекудны: это топливные форсунки, клапан регулятор давления в рампе, клапан турбонадува и клапана рециркуляции выхлопных газов.

Форсунки

Форсунки включаются по команде контроллера — блока EDC (ЭБУ) посредством магнитного соленоида или пьезоэлемента. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать форсунку, однако активация происходит с блока управления. Если форсунка с пьезокристаллом, то в ней под влиянием магнитного поля кристалл увеличивается в своих физических размерах, мгновенно изменяя гидравлическое равновесие внутри форсунки и тем самым поднимая иглу. В форсунке типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для поднятия иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до семи фаз впрыска, в самых современных с поддержкой стандарта Евро 6 и до девяти. Каждая форсунка производится и тестируется в лаборатории, где ей присваивают определенный код по измеренным данным её работы. После замены форсунок код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.

Причины вытеснения традиционных дизелей

Способность добиться соответствия строгим экологическим нормам по вредному выхлопу, меньший шум работы двигателя, меньшие габариты, простая конструкция, простота диагностики и обслуживания, более дешевое производство компонентов.

Наши задачи

Данный портал создан энтузиастами и последователями технологии дизельных систем с прямым впрыском типа COMMON RAIL. На страницах нашего сайта Вы можете познакомиться более детально с разными типами систем, которые доминируют на современных автомобилях, узнать об оборудовании с помощью которого можно быстро, эффективно и недорого провести диагностику неисправностей и последующий ремонт. На страницах портала мы размещаем новости и видео с описанием разных систем и приемов ремонта форсунок, клапанов и других компонентов. Мы также проходим регулярное обучение и курсы подготовки специалистов по ремонту дизельных систем типа COMMON RAIL. Если у Вас возникли какие-то вопросы, то мы всегда рады ответить на них в разделе комментарии.

Что из себя представляет Common Rail сегодня

В настоящее время наиболешее распространения получили четыре типа систем, названным по имени их производителя. Это BOSCH, DELPHI, DENSO и SIEMENS, которые также идентифицировались как VDO, а сейчас позиционируется как CONTINENTAL. Каждый автопроизводитель в целях маркетинга имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает как систему COMMON RAIL, так и ее отдельные элементы : — BMW: D-двигатели (также используются Land Rover Freelander как TD4) — Cummins и Scania: XPI (Совместная разработка) — Cummins: CCR (Насос Cummins с инжекторами Bosch) — Daimler: CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep — CRD) — Fiat: Fiat, Alfa Romeo and Lancia — JTD (также называется MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD , DDiS, Quadra-Jet) — Ford Motor: TDCi Duratorq и Powerstroke — General Motors: Opel/Vauxhall — CDTi (производится Fiat и GM Daewoo) и DTi для Isuzu — General Motors: Daewoo/Chevrolet — VCDi (лицензирован от VM Motori также имеет брэнд Ecotec CDTi) — Honda: i-CTDi — Hyundai и Kia: CRDi — Mahindra: CRDe — Maruti Suzuki: DDiS (производится по лицензии Fiat) — Mazda: CiTD — Mitsubishi: DI-D (недавно разработано новое поколение 4N1 с давлением в системе впрыска до 2000 bar) — Nissan: dCi — PSA Peugeot Citroen: HDI или HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели от PSA 1,6D & 2,0D, также используется брэнд JTD) — Renault: dCi — SsangYong: XDi (двигатели собираются по лицензии Daimler AG) — Subaru Legacy : TD (с января 2008) — Tata : DICOR — Toyota : D-4D — Volkswagen Group : TDI. Полная гамма дизельных двигателей с технологией CR в 2005 году пришла на смену насосу-форсунке. — Volvo : D3, D4 и D5 — Skoda : TDI

Принцип действия Коммон Рейл

Описанное выше устройство Common Rail обеспечивает простую и при этом эффективную работу двигателя. Сначала подкачивающий насос, входящий в контур низкого давления, засасывает дизельное топливо из бака. Далее оно очищается, проходя через фильтр, и поступает в контур высокого давления.

Затем горючее перемещается в аккумуляторный узел, где его давление повышается. Максимальное значение этого показателя составляет 135 МПа и контролируется автоматикой. После поступления команды от ЭБУ на впрыск контролирующий клапан открывается и топливо поступает бак через трубопроводы, соединенные с форсунками на рампе. На каждой форсунке устанавливается отдельный электромагнитный клапан или соленоид, управляющий ее работой, что является еще одной важной отличительной особенностью системы.

Наличие в системе ЭБУ позволяет с высоким уровнем точности управлять как параметрами давления топлива, так и количеством сжигаемого горючего. Следствием этого выступает максимальная отдача при сгорании топлива, которая сопровождается уменьшением его расхода при одновременном увеличении КПД дизельного двигателя. В качестве приятного и полезного бонуса происходит сокращение токсичности выхлопа.

Принцип работы

Система впрыска Common Rail использует для своей работы форсунки, внутрь которых поступает горючее. Оно направляется от аккумуляторов под воздействием высокого давления — топливной рампы. Подача давления осуществляется независимо от того, вращается ли вал, или от количества поступающего топлива. Форсунки начинают впрыскивать топливо после команды контроллера EDC с помощью магнитных соленоидов, которые активируются через блок управления.

Главной особенностью Common Rail является применение аккумуляторного узла с разделительными каналами, которые служат линиями подачи топлива. Это достаточно точный процесс, ведь используется разделение узла и впрыскивания, которые улучшают управление процессом и увеличивают давление на устройство.

Преимущества и недостатки

Система Коммон Рейл стала революционной в своём роде. Она обеспечивает точное аккумуляторное впрыскивание, отчего дизельные двигатели лишились славы «коптящего трактора». Это также избавило автомобиль от сильных вибраций, а современные модели работают и вовсе бесшумно. За счёт использования технологии Коммон Рейл можно добиться значительного прироста в мощности движения и экономии топлива. Но система имеет и недостатки:

высокая стоимость. Особенности механизмов, сложная электроника и тонкая обработка требуют больших финансовых затрат;
использование высокого качества топлива. Форсунки очень чувствительны к различным примесям, поэтому не допускается присутствие воды и частиц грязи. Ремонт же обходится крайне дорого.

На российском рынке настоящая система представлена в небольшом количестве, так как качество топлива часто оставляет желать лучшего.

Вывод

Популярность и широкое распространение Common Rail объясняется очевидными преимуществами системы перед любыми альтернативными вариантами. Большая часть достоинств уже была озвучена выше, однако, для большей наглядности целесообразно еще раз обратить на них внимание. Итак, наиболее важными плюсами рассматриваемой системы выступают:

высокий КПД двигателя, который достигается за счет более эффективного сжигания топлива;
существенное (до 15%) сокращение расхода горючего;
еще более серьезное (до 40%) увеличение мощности двигателя;
снижение показателей токсичности выхлопных газов, что позволяет двигателю полностью соответствовать современным экологическим стандартам.

Сочетание настолько впечатляющих характеристик выступает лучшим и весьма наглядным объяснением того, что практически все дизельные двигатели оснащаются сегодня Common Rail. Более того, возможности технологии далеко не исчерпаны, что позволяет надеяться на дальнейшее совершенствование системы.

Особенности строительства разгрузочного пандуса

Технология устройства пандуса для выполнения погрузочно-разгрузочных операций включает широкий перечень работ, которые выполняются в следующей последовательности:

Подготовка проектного решения нашими специалистами. Оно включает грамотный расчет всех конструктивных параметров будущего сооружения и графическое отображение этих результатов.
Закупка и доставка до места проведения работ всех необходимых расходных строительных материалов.
Предварительная подготовка: выравнивание грунта, разметка территории, ограждение строительной площадки.
Монтаж каркаса, который обеспечивает высокую механическую прочность всего сооружения. Для армирования пандуса можем использовать арматуру из металла или прочного пластика.
Установка опалубки, которая временно выполняет функции тары для наполнения бетонной смесью. Опалубка для пандуса может выполняться в съемном или несъемном исполнении. Это зависит от сложности формы пандуса.
Заполнение опалубки литым бетоном соответствующей марки и качества.
Отвердевание бетонной смеси на протяжении установленного периода времени.
Демонтаж опалубки после набора бетоном определенного уровня прочности.
Шлифовка бетона для получения гладкой и прочной поверхности, без трещин и других дефектов.
Покрытие бетонной поверхности упрочняющими материалами.

Форсунки

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

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

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

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

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

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.

Особенности устройства и преимущества топливной системы Common Rail

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.

Выберите ваш город

Орехово-Зуево
Куровское
Электросталь
Ногинск
Люберцы
Павловский Посад

Топливная система Common Rail — что это такое?

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ, которые предъявлялись к дизельным двигателям.

В данной статье узнаем, что такое топливная система впрыска Common Rail, устройство и принцип работы.

Что такое Common Rail?

Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин Common Rail можно перевести как ‘общая магистраль’. Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает почти на 40 процентов.

Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой впрыска.

К недостаткам комон рейл относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием.

Принцип работы Common Rail

Устройство системы Common Rail

Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.

Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.
Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.

В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).

При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

Будущее системы Common Rail

Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

Система Common Rail повлекла развитие дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь мы знаем, что экологические нормы по токсичности повышаются постоянно и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности работы форсунок

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

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

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

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

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

Подача топлива

Уже упоминалось, что система впрыска Common Rail использует многократную подачу дизтоплива в цилиндр за один рабочий цикл мотора. Всего применяется три вида впрыска – предварительный, основной и дополнительный.

Предварительный впрыск «подготавливает» среду. Небольшое количество топлива, впрыснутое чуть раньше, приводит к возрастанию давления и температуры в камере сгорания. В дальнейшем это обеспечивает легкое и плавное воспламенение основной части горючей смеси. Благодаря этому впрыску шумность работы дизельной силовой установки снижается.

При основном впрыске в камеру сгорания подается рабочая порция дизтоплива, которая и обеспечивает работу силовой установки.

Дополнительный впрыск происходит уже на цикле рабочего хода, после того, как смесь сгорела. В задачу этого впрыска входит увеличение температуры отработанных газов, обеспечивая сгорание частиц сажи в сажевом фильтре. Тем самым повышается экологичность выхлопа.

График впрыска топлива

Интересно, что ЭБУ может регулировать многократный впрыск, подстраивая подачу под определенные условия работы силовой установки. К примеру, на холостом ходу предварительных впрысков топлива может быть два, чтобы обеспечить более лучшие условия для сгорания основной порции дизтоплива. При средней же нагрузке предварительно топливо подается только раз, а при максимальной подготовка уже не требуется.

Как видно, водитель на процесс работы системы Common Rail практически не влияет. Даже нажимая на педаль акселератора, он просто подает сигнал на ЭБУ, который затем обработается и учтется при формировании импульса на открытие форсунок. Вся работа системы питания полностью контролируется и регулируется электронной частью.

Преимущества и недостатки

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

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

Однако существуют и недостатки:

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

Разновидности систем common rail.

Система common rail имеет различные модификации.

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

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

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

Тип 1. С электромагнитным клапаном

Тип 2. С пьезоэлектрическим приводом

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

Проблемы, возникающие при эксплуатации двигателей с системой common rail

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

Профилактика работы системы common rail

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

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

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

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

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

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

Защита топливного фильтра дизельных автомобилей

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

Особенности эксплуатации системы common rail в зимний период

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

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

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

Секрет эффективности Common Rail

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

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

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

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

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

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

Причины и признаки поломки Common Rail

Стоит знать основные симптомы, которые говорят о неисправности системы:

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

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

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

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

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

Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы

Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?

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

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

COMMON RAIL – это дизельная топливная система нового поколения, получившая широкое распространение в связи с ужесточением экологических норм. Помимо снижения уровня токсичности выхлопа, этот тип впрыска позволяет обеспечить требуемую мощности двигателя при минимальной подаче топлива. В дословном переводе «common rail» читается как «единая магистраль» . Рассмотрим основные отличия, принцип работы и особенности конструкции системы.

Особенности

Одним из наиболее явных отличий топливной системы Common Rail является наличие общей магистрали, расположенной между форсунками и ТНВД, выполняющей функцию аккумулятора горючего. В отличие от схемы, в которой насос напрямую распределял смесь по форсункам, в данной конструкции его роль ограничивается закачиванием дизеля в трубопровод. Еще одной особенностью является электронная система управления дозирования топлива в распылителях.

Однако основным отличием системы нового поколения является значительно более высокое давление впрыска, которое определяет качество и равномерность распределения факела. Этот фактор является ключевым аспектом формирования смеси и ее последующего возгорания, что и определяет эффективность работы двигателя. Так, использование современных топливных систем Common Rail позволяет обеспечить почти до 40% прироста мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении уровня шума и расхода горючего до 15%. Помимо этого увеличивается и крутящий момент силового агрегата.

Высокая технологичность конструкции обуславливает требовательность данной системы впрыска к качеству горючего. Мелкие абразивные частицы, попавшие в топливную магистраль, могут вывести из строя аппаратуру, изготовленную с высокой точностью.

Принцип работы топливной системы Common Rail

Принцип действия топливной системы Common Rail заключается в подаче горючего к распылителям от рампы, которая выполняет функцию предварительного аккумулятора высокого давления. Схема работы оборудования схожа с технологией старых топливопроводов. Насос подкачки забирает дизель из бака и отправляет к ТНВД, который нагнетает давление в магистрали и снабжает горючим распылители, в необходимый момент впрыскивающим его в цилиндры.

Желтым цветом показан контур низкого давления, красным – контур высокого давления, коричневым – обратный слив топлива в бак.

Топливоподкачивающий насос.
Топливный фильтр.
Топливный насос высокого давления.
Клапан дозировки.
Датчик давлений топлива в рампе.
Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
Регулятор давления (контрольный клапан).
Инжекторы.

Электронное управление позволило организовать двухступенчатую схему подкачки строго дозированных порций топлива. На первом этапе в камеру поступает минимально необходимая доза (порядка 1 мг), воспламенение которой повышает температуру в замкнутом объеме, после чего в него впрыскивается основная часть горючего. Такая схема дает возможность обеспечить плавное нарастание давления в камере, вследствие чего силовой агрегат функционирует мягче и значительно снижается уровень шума при его работе.

На основании поступающих от датчиков данных система определяет необходимое количество топлива, которое забирается из бака через дозирующий клапан. Таким образом, топливо вначале попадает в насос, а через него – во «временный аккумулятор». За поддержание необходимого уровня давления в рампе отвечает соответствующий регулятор. В заданный момент времени управляющий блок посылает команду к форсункам, и те на определенный срок открывают заслонки. В зависимости от режима эксплуатации силового агрегата, система может в некоторых пределах автоматически менять показатели давления и объем топлива. Давление рассчитывается и поддерживается вне зависимости от скорости вращения коленвала и количества подаваемого горючего. Распылители подают смесь в цилиндры, получая управляющий сигнал от электронного блока к соленоиду.

Использование разделенного цикла воспламенений в дизельных топливных системах позволяет поднять крутящий момент на низких оборотах коленвала до 25% при одновременном уменьшении потребления горючего на 20%. Помимо этого, понижается степень выхода сажи в выхлоп, а звук работы двигателя становится значительно тише.

Конструкция

Конструктивно топливная система двигателя Common Rail является контуром высокого давления, который представляет собой сложный комплекс из нескольких взаимосвязанных узлов.

ТНВД. Этот агрегат предназначен для нагнетания давления в горючем. Так как в дизельном двигателе обороты коленвала регулируются не дроссельной заслонкой, а объемом подаваемого топлива, то ТНВД является одним из наиболее важных элементов в конструкции силового агрегата.

Клапан и регулятор. Клапан предназначен для дозирования порции горючего, поступающего к насосу и конструктивно представляет собой деталь ТНВД. Регулятор давления размещается в топливной магистрали и управляет работой силовой установки в зависимости от нагрузки на нее.

Рампа. Эта деталь обладает широким функционалом и выполняет роль аккумулятора горючего, а также распределяет его по форсункам и смягчает перепады давления в жидкости.

Форсунки. В отличие от бензиновых аналогов, конструкция данного типа распылителей рассчитана на значительно более высокое давление. Помимо этого, форсунки Common Rail управляют объемом топлива, которое поступает непосредственно в цилиндр. В современных двигателях используются два типа распылителей:

Электрогидравлические. В конструкциях данного типа подача топлива осуществляется работой электромагнитного клапана.
Пьезофорсунки. В конструкциях данного типа дозированием горючего управляют специальные кристаллы, на порядок повышающие скорость отклика на управляющие сигналы.

Перспективы развития

Технологический потенциал топливной системы Common Rail дал новый импульс развитию дизельных двигателей в условиях перманентно повышающихся стандартов по токсичности. Благодаря контролю высокоточной электроники и значительному давлению при впрыске сгорание смеси происходит с максимальной отдачей, что обеспечивает оптимальную работу силового агрегата на каждом из режимов работы. Дальнейшее технологическое развитие системы напрямую связано с повышением норм экологической безопасности.

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

Топливная система Common Rail

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

Конструкция и принцип действия

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

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

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

Преимущества Common Rail

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

Недостатки Common Rail

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

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

Принцип работы основных элементов Common Rail

Форсунки Common Rail

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

ТНВД Common Rail

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

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

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

Обслуживание и ремонт Common Rail

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

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

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

Что такое топливная система Common Rail?

Конструктивные особенности системы

Характерная особенность конструкции топливной системы Common Rail ― наличие двух контуров давления, высокого и низкого. В ее состав входят:

Топливный насос низкого давления (или подкачивающий насос) для подачи дизтоплива из бака в напорную магистраль.
Топливный фильтр, в котором есть клапан для предварительного прогрева дизтоплива.
Дополнительный топливный насос для подачи дизтоплива от нагнетательной магистрали.
Топливный фильтр грубой очистки.
Датчик температуры для определения уровня прогрева дизтоплива.
Топливный насос высокого давления (ТНВД). Обеспечивает подачу дизтоплива в цилиндры. Автопроизводители отдают предпочтение устройствам распределительного типа.
Перепускной клапан ТНВД для регулирования количества дизтоплива, поступающего в топливную рампу.
Регулятор давления топлива, обеспечивающий поддержание требуемого давления в магистрали высокого давления.
Топливная рейка, которую также называют аккумулятором или рампой, представляет собой специальную трубку из коррозионностойкой стали со штуцерами для подключения манометра и крепления форсунок.
Датчик давления для фиксации и передачи данных на электронный блок управления.
Регулятор давления топлива для поддержания давления в обратной магистрали. Этот клапан для обеспечения работы форсунок поддерживает давление 1 МПа.
Пьезоэлектрические и электрогидравлические топливные форсунки. В конструкции первых используются пьезокристаллы, что дает значительное повышение скорости работы. Для управления вторых применяют электромагнитный клапан.

Согласно статистике, топливные системы Common Rail сегодня установлены на 70% выпускаемых дизельных двигателях.

Принципы и особенности работы

В топливной системе Common Rail используется принцип разделения процесса создания высокого давления и самого впрыска. Для подачи дизтоплива из бака используется ТННД. Очистка от загрязнений и примесей выполняется фильтрами, через которые проходит дизтопливо. В топливный насос высокого давления с механическим приводом топливо поступает по контуру низкого давления. Функция ТНВД заключается в подаче дизтоплива в топливную рампу, где происходит аккумуляция перед впрыском. Такая конструкция дает возможность поддерживать требуемый уровень давления, при этом текущий режим работы мотора на этот параметр не влияет.

Электронный блок управления ДВС на основании полученных от датчиков данных определяет необходимое количество дизтоплива, которое ТНВД должен подать на топливную рампу. Затем происходит открытие клапана дозирования дизтоплива для подачи в аккумулятор. Регулятор обеспечивает требуемый уровень давления дизтоплива.

Передача команды ЭБУ на открытие форсунок происходит после поступления требуемого количества дизтоплива в рампу. Открываются форсунки, соответствующие циклу работы двигателя. Один цикл включает состоящий из трех этапов многократный впрыск:

На предварительном этапе происходит повышение температуры и увеличения сжатия в камере сгорания. Это обеспечивает ускорение процесса самовоспламенения. Для работающего на полной мощности мотора предварительный впрыск не выполняется. На холостых оборотах необходимы два предварительных впрыска, один впрыск нужен при увеличении оборотов.
Работа двигателя обеспечивается на основном этапе.
На дополнительном этапе увеличивается температура нагрева ОГ. Это необходимо для обеспечения сгорания сажи, что уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Количество фаз впрыска в современных моторах колеблется от 7 до 9.

Плюсы Common Rail

Давление в топливной рампе систем первого поколения не превышало 140 МПа. Увеличение давления в последующих поколениях позволило достигнуть уже 220 МПа. Такое улучшение показателя давления дало возможность увеличить объем дизтоплива, поступающего в цилиндры двигателя за один цикл, что повышает мощность дизельных автомобилей.
Использование в системе комплекса датчиков дает возможность учитывать множество параметров, включая скорость вращения коленвала, давление в магистральном трубопроводе, температуру дизтоплива, расход воздуха, данные лямбда-зонда.
Анализ поступающих данных позволяет электронному блоку управления оптимизировать работу мотора. При этом ремонтопригодность системы Common Rail из-за более простого устройства выше, чем у ТНВД с насос-форсунками.

Минусы Common Rail

Необходимость применения более качественного дизтоплива. Меньше ресурс форсунок из-за их сложной конструкции.
Требуется обеспечить герметичность системы, потому что находящийся в открытом положении клапан после поломки форсунки приведет к остановке топливной системы.

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ. Раскажем что такое топливная система впрыска Common Rail, её устройство и принцип работы.

ЧТО ТАКОЕ COMMON RAIL?

Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин Common Rail можно перевести как «общая магистраль». Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает почти на 40 процентов.

Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой впрыска.

К недостаткам комон рейл относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием.

ПРИНЦИП РАБОТЫ COMMON RAIL

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.

Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания.

УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ COMMON RAIL

Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы.Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

БУДУЩЕЕ СИСТЕМЫ COMMON RAIL

Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

Система Common Rail повлекла развитие дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь экологические нормы по токсичности постоянно повышаются и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

Особенности системы и принцип работы Common Rail

Конструкторы, занимающиеся проектированием современных автомобильных моторов, стараются максимально оптимизировать работу ДВС. Появление топливной системы аккумуляторного типа Common Rail (CR) стало одним из решений, полученных в результате их труда. Идея разделения нагнетания давления и собственно ввода горючего стала основополагающей в разработке нового механизма.

Большое давление в «Коммон Рейл» формируется отдельно от числа оборотов вращения коленвала силового агрегата и вырабатывания объема вводимого горючего. Солярка, снаряженная для впрыска, концентрируется под высоким давлением в рампе. Объем вводимого в дизель горючего зависит от действий водителя. Нагнетание введения горючего регулируется электронным блоком управления (ЭБУ), подающим в нужный момент электрический импульс на открытие к электромагнитному клапану, нужной форсунки, через которую происходит ввод топлива в цилиндры ДВС.

В структуру системы подачи топлива «коммон рейл» входят следующие детали электронного регулирования:

Контроллер числа оборотов коленвала;
Контроллер числа оборотов распредвала;
Контроллер позиции педали акселератора;
Контроллер давления наддува;
ЭБУ;
Контроллер давления в топливном аккумуляторе;
Контроллер температуры жидкости охлаждения.

Устройство ЭБУ с помощью командных импульсов через разомкнутые и замкнутые контуры управляет работой мотора автомобиля.

Основные типы неисправностей Common Rail

Несмотря на высокое качество деталей, входящих в конструкцию CR, она нередко выходит из строя. Главными причинами поломок являются топливо неудовлетворительного качества и естественный износ механизмов в результате длительной эксплуатации. Тревожными сигналами появления дефекта обычно служат следующие явления:

Нестабильная работа мотора на холостом ходу;
Силовой агрегат не может развить максимальную мощность;
Движение авто сопровождается рывками и провалами.

Подобные симптомы иногда сопровождаются повышенным шумом в районе мотора и существенным ростом расхода горючего. Продолжение эксплуатации автомобиля с подобными проблемами может привести к усугублению проблемы и полному выходу из строя системы «коммон рейл». Чтобы избежать неприятностей специалисты рекомендуют незамедлительно обратиться за помощью в ближайшую автомастерскую.

В хороших СТО обследование состояния Common Rail проводится с помощью современных компьютеризированных систем, позволяющих точно выявить проблемный элемент. Доверять проверку системы CR своего автомобиля нужно опытному специалисту, имеющему достаточный стаж работы в данной сфере, и способному легко интерпретировать показания датчиков электронных диагностических устройств.

Диагностировать CR собственными силами

Когда возможность попасть в специализированный ремонтный центр отсутствует, некоторые оценочные действия на предмет выявления неисправности системы «коммон рейл» можно произвести и в гаражных условиях самостоятельно. В случае появления проблем с запуском мотора или его нестабильной работой после включения специалисты рекомендуют первым делом проверить свечи накала.

Испытание на пригодность свечей накала довольно легко провести. Для этого необходимо пропустить через деталь напряжение 12 В, а на выходе подсоединить электрическую лапочку накаливания с тем же U и мощностью до 60 Вт. В случае яркого свечения лампы, свеча считается годной. Если источник света не загорается или тускло мерцает, свеча признается неисправной и требует замены.

Когда при попытке запуска мотора отсутствует воспламенение рабочей смеси, необходимо проверить аккумуляторную систему на наличие топлива и необходимого давления, которое считается нормальным для стабильного включения двигателя, если достигает значения 150 атмосфер и выше. Испытание Common Rail в этом случае происходит по следующему плану:

Обследование топливной рейки и всех трубок системы. Если будет найдена утечка горючего, требуется незамедлительно ее устранить;
Проверка подачи топлива к форсункам. Слегка отпускается штуцер, и проверяется наличие горючего по появлению течи. Если в системе питания топливо отсутствует, то возникает необходимость проверки ТНВД и насоса подкачки, ведущего подачу горючего из топливного бака.

Специалисты СТО Дизель Карс все же не рекомендуют заниматься неисправностями Common Rail самостоятельно, а обратиться за помощью к специалистам автосервиса.

Общая магистраль | Тракторно-строительный завод Wiki

«HDi» перенаправляется сюда. Чтобы узнать об интерактивном формате, см. HDi (интерактивность) .

«DCi» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. DCI (значения) .

Система впрыска Common Rail

Система прямого впрыска Common Rail — современный вариант системы прямого впрыска топлива для бензиновых и дизельных двигателей.

На дизельных двигателях он оснащен топливной рампой высокого давления (более 1000 бар / 15 000 фунтов на квадратный дюйм), питающей отдельные электромагнитные клапаны, в отличие от форсунок блока питания топливного насоса низкого давления (Pumpe / Düse или насос-форсунки).Дизели Common Rail третьего поколения теперь оснащены пьезоэлектрическими форсунками для повышения точности и давлением топлива до 1800 бар/26 000 фунтов на кв. дюйм.

В бензиновых двигателях используется в технологии двигателей с непосредственным впрыском бензина.

История

Дизельная топливная форсунка, установленная на дизельном двигателе MAN V8

Топливная система Common Rail на двигателе грузовика VolvoМарко Гансер в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе, позже в Ganser-Hydromag AG (осн. 1995 г.) в Оберэгери.

Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии в 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] Компания Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году. ^[2]

Современные системы Common Rail, работающие по тому же принципу, инжектор электронным, а не механическим способом. Он был тщательно разработан в 1990-х годах в сотрудничестве с Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных Fiat Group, дизайн был приобретен немецкой компанией Robert Bosch GmbH для завершения разработки и доработки для массового производства.Оглядываясь назад, продажа оказалась тактической ошибкой Fiat, поскольку новая технология оказалась очень прибыльной. Однако у компании не было иного выбора, кроме как продать, поскольку в то время она находилась в плохом финансовом состоянии и не имела ресурсов для самостоятельного завершения разработки. ^[3] В 1997 году они расширили его использование для легковых автомобилей. Первым легковым автомобилем, в котором использовалась система Common Rail, была модель 1997 года Alfa Romeo 156 2.4 JTD, ^[4], а позже в том же году Mercedes-Benz C 220 CDI.

Двигатели Common Rail уже некоторое время используются в судах и локомотивах. Cooper-Bessemer GN-8 (около 1942 г.) является примером дизельного двигателя с гидравлическим приводом Common Rail, также известного как модифицированный Common Rail.

Компания Vickers использовала систему Common Rail в двигателях подводных лодок примерно в 1916 году. Doxford Engines Ltd. давление около 600 бар, топливо хранится в баллонах-аккумуляторах.Регулирование давления осуществлялось с помощью регулируемого хода нагнетания насоса и «сливного 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 синхронизации, один для движения вперед, а другой для движения назад. Более поздние двигатели имели по две форсунки на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления оснащалась четырьмя форсунками на цилиндр.Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и мазута (600 сСт, нагретого до температуры приблизительно 130 °C).

Система Common Rail подходит для всех типов дорожных автомобилей с дизельными двигателями, начиная от городских автомобилей, таких как Fiat Nuova Panda, и заканчивая автомобилями представительского класса, такими как Audi A6.

Common Rail сегодня

Инжектор дизельного топлива Common Rail компании Bosch от двигателя грузовика Volvo

Robert Bosch GmbH, Delphi Automotive Systems, Denso Corporation и Siemens VDO (сейчас принадлежащая Continental AG) являются основными поставщиками современных систем Common Rail.Производители автомобилей называют свои двигатели Common Rail своими торговыми марками:

Двигатели Ashok Leyland CRS (используются в грузовиках U и автобусах E4)
D-двигатели BMW (также используются в Land Rover Freelander TD4)
Chevrolet VCDi (по лицензии VM Motori)
XPI Cummins и Scania (разработан в рамках совместного предприятия)
Cummins CCR (насос Cummins с форсунками Bosch)
Daimler CDI (и на автомобилях Chrysler Jeep просто как CRD )
Fiat Group’s (Fiat, Alfa Romeo и Lancia) JTD (также фирменные как Multijet , JTDM , ECOTEC CDTI , TID , TTID , DDIS , Quadra-Jet )
Ford Motor Company TDCi Duratorq и Powerstroke
Honda i-CTDi
Hyundai CRDi
IKCO EFD , который является одним из членов семейства EF.Поставщик TBD
Isuzu iTEQ
Komatsu Tier3 , Tier4 , 4D95 и выше — HPCR Дизельные двигатели серии .
Махиндра CRDe
Mazda MZR-CD (1.4 MZ-CD, 1.6 MZ-CD производства совместного предприятия Ford/PSA Peugeot Citroën) и ранее DiTD
Mitsubishi DI-D (в недавно разработанном семействе двигателей 4N1 используется система впрыска следующего поколения 200 МПа (2000 бар))
Nissan dCi , Infiniti использует двигатели dCi, но не под торговой маркой dCi.
Опель CDTI
Протон SCDi
PSA Peugeot Citroën HDI или HDi (1.4HDI, 1.6 HDI, 2.0 HDI, 2.2 HDI и V6 HDI, разработанные в рамках совместного предприятия с Ford)
Renault dCi (совместное предприятие с Nissan)
SsangYong XDi (большинство этих двигателей производится Daimler AG)
Subaru Legacy TD (по состоянию на январь 2008 г.)
Tata DICOR и CR4
Тойота D-4D
Volkswagen Group: 6.0 V12 TDI , двигатели 4.2 TDI (V8), 2.7 и 3.0 TDI (V6), 1.6, 2.0 TDI (L4) и 1.2 TDI (L3), используемые в текущих моделях Seat, Skoda, VW и Audi, используют систему Common Rail, поскольку в отличие от более ранних двигателей с насос-форсунками.
Двигатели Volvo 2.4D и D5 (1.6D, 2.0D производства Ford и PSA Peugeot Citroen), двигатели Volvo Penta серии D
Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96-C «самый большой поршневой двигатель в мире», разработанный финским производителем Wärtsilä
Марути Сузуки 1.3 DDiS, разработанный компанией Fiat.

Принципы

Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны обеспечивают точное электронное управление временем и количеством впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива. Чтобы снизить шум двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыскивать небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым снижая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время впрыска и количество впрыска для различных условий. качество топлива, холодный пуск и тд.Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за один ход. ^[6]

Двигатели Common Rail требуют очень короткого времени (< 10 секунд) или вообще не нагреваются ^{[ необходима ссылка ]} , в зависимости от температуры окружающей среды, и производят более низкий уровень шума двигателя и выбросов, чем старые системы .

В дизельных двигателях исторически использовались различные формы впрыска топлива. Два распространенных типа включают систему с насосом-форсункой и систему с распределителем/рядным насосом (дополнительную информацию см. в разделе «Дизельный двигатель и насос-форсунка»).Хотя эти старые системы обеспечивали точное управление количеством топлива и моментом впрыска, они были ограничены несколькими факторами:

Они приводились в движение кулачком, а давление впрыска было пропорционально частоте вращения двигателя. Обычно это означало, что максимальное давление впрыска могло быть достигнуто только при максимальной частоте вращения двигателя, а максимально достижимое давление впрыска уменьшалось по мере снижения частоты вращения двигателя. Это соотношение верно для всех насосов, даже для тех, которые используются в системах Common Rail; однако в системах с блоком или распределителем давление впрыска привязано к мгновенному давлению одного события накачки без аккумулятора, и, таким образом, взаимосвязь более заметна и проблематична.
Они были ограничены в количестве и времени впрыска, которым можно было управлять во время одного события сгорания. Хотя в этих старых системах возможны множественные инъекции, добиться этого гораздо труднее и дороже.
Для типичной распределительной/поточной системы начало впрыска происходило при заданном давлении (часто называемом давлением срабатывания) и заканчивалось при заданном давлении. Эта характеристика возникла из-за того, что «фиктивные» форсунки в головке цилиндров открывались и закрывались при давлении, определяемом предварительной нагрузкой пружины, действующей на поршень форсунки.Как только давление в инжекторе достигнет заданного уровня, поршень поднимется и начнется впрыск.

В системах Common Rail насос высокого давления хранит резервуар с топливом под высоким давлением — до 2000 бар (29 000 фунтов на кв. дюйм) и выше. Термин «общая магистраль» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общей топливной рампы, которая представляет собой не что иное, как аккумулятор давления, в котором топливо хранится под высоким давлением. Этот аккумулятор питает несколько топливных форсунок топливом под высоким давлением.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 впрыскивается в цилиндры под заданным давлением. Поскольку энергия давления топлива накапливается удаленно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в аккумуляторе (рампе), что обеспечивает квадратичную скорость впрыска.Если размер аккумулятора, насоса и трубопровода выбран правильно, давление и скорость впрыска будут одинаковыми для каждого из нескольких случаев впрыска.

См. также

Каталожные номера

Внешние ссылки

[1] Эта анимация объясняет работу системы Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail

CRDI — Система впрыска топлива Common Rail

Общая рейка непосредственный впрыск топлива — современный вариант системы непосредственного впрыска топлива для бензиновых и дизельных двигателей.На дизельных двигателях, он оснащен топливной рампой высокого давления (более 1000 бар или 100 МПа или 15 000 фунтов на кв. дюйм). питание отдельных электромагнитных клапанов, в отличие от топливного насоса низкого давления форсунки узла подачи (или насос-форсунки). Дизели Common Rail третьего поколения теперь оснащены пьезоэлектрическими форсунками для повышения точности, с давление до 3000 бар (300 МПа; 44000 фунтов на кв. дюйм). В бензиновых двигателях это используется в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском топлива.

Принцип работы;

Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны делают возможным точное электронное контролировать время и количество впрыска топлива, а также более высокое давление, которое технология Common Rail обеспечивает лучшее распыление топлива.К низкий уровень шума двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыскивать небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым снижая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя впрыск время и количество для изменений качества топлива, холодного запуска и так далее. Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за один раз. Инсульт. Двигатели Common Rail требуют очень короткого (< 10 секунд) время нагрева ^[ в зависимости от температуры окружающей среды, шум двигателя и выбросы по сравнению с более старыми системамиДизельные двигатели исторически использовались различные формы впрыска топлива.Два распространенных типа включают блок система впрыска и распределительные/поточные насосные системы (см. дизельный двигатель и насос-форсунки для получения дополнительной информации). Хотя эти старые системы обеспечивали точный контроль количества топлива и времени впрыска, они были ограничены несколько факторов:

· Они приводились в действие кулачком, а давление впрыска было пропорциональна частоте вращения двигателя. Обычно это означало, что самая высокая инъекция давление могло быть достигнуто только при самых высоких оборотах двигателя и максимальном достижимое давление впрыска уменьшалось по мере снижения оборотов двигателя.Этот взаимосвязь верна для всех насосов, даже для тех, которые используются в системах Common Rail. В блочных или распределительных системах давление впрыска привязано к мгновенное давление одного события накачки без аккумулятора, и, таким образом, отношения становятся более заметными и неприятными.

· Они были ограничены по количеству и срокам события впрыска, которыми можно управлять во время одного события сгорания.Хотя в этих старых системах возможны множественные инъекции, достичь гораздо труднее и дороже.

Для типичной распределительной/поточной системы начало впрыск происходил при заданном давлении (часто называемом: давление) и заканчивался при заданном давлении. Эта характеристика привела от «фиктивных» форсунок в ГБЦ, которые открывались и закрывались при давлениях, определяемых предварительным натягом пружины, приложенной к плунжеру в инжектор.Как только давление в форсунке достигает заданного уровня, поршень поднимется и начнется впрыск.

В системах Common Rail насос высокого давления накапливает резервуар топлива под высоким давлением — до и выше 2000 бар (200 МПа; 29000 фунтов на кв. дюйм). Термин «общая рейка» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общего топливного бака. рейка, которая представляет собой не что иное, как аккумулятор давления, в котором хранится топливо при высоком давлении.

Этот аккумулятор питает несколько топливных форсунок с топливо высокого давления. Это упрощает назначение насоса высокого давления в что ему нужно только поддерживать заданное давление на цель (либо с механическим или электронным управлением). Топливные форсунки обычно под управлением ЭБУ. Когда топливные форсунки активируются электрически, гидравлический клапан (состоящий из сопла и плунжера) механически или гидравлически открывается, и топливо впрыскивается в цилиндры под нужным давлением.

Поскольку энергия давления топлива хранится дистанционно, а форсунки с электроприводом, давление впрыска в начале и конец впрыска очень близок к давлению в аккумуляторе (рейле), поэтому производя квадратную скорость впрыска. Если аккумулятор, насос и водопровод правильно подобраны, давление впрыска и скорость будут одинаковыми для каждого из события многократного впрыска.

Дизельный двигатель Common Rail: принцип работы, плюсы и минусы

Дизельные двигатели

претерпели изменения за последние 50 лет.В более старых дизельных двигателях использовалась система впрыска топлива, аналогичная той, что используется в бензиновых двигателях. Эта система впрыска топлива включала насос-форсунки и топливные форсунки. При низком давлении топливные форсунки получали топливо от насос-форсунок, а затем впрыскивали топливо в двигатель.

Каким бы эффективным он ни был для производства электроэнергии, он не был слишком безопасен для окружающей среды. Фактически, система впрыска топлива в дизельных двигателях была ответственна за высокий уровень выбросов углерода.Сначала это не имело большого значения для людей, но со временем все изменилось. Наше общество стало все больше осознавать опасности, которые выбросы углерода наносят окружающей среде.

В результате законодатели потребовали от автопроизводителей сделать что-то для снижения высокого уровня выбросов углекислого газа, исходящего от их автомобилей. В ответ на это был изобретен дизельный двигатель с общей топливной рампой. Этот двигатель сейчас используется в большинстве грузовиков, которые в наши дни передвигаются по улицам и автомагистралям. Дизельный двигатель с общей топливной рампой может снизить выбросы углерода благодаря нескольким электромагнитным клапанам и системе топливораспределительной рампы высокого давления.Рейка в основном посылает топливо в каждый клапан. Оттуда топливо поступает в камеру внутреннего сгорания двигателя.

В этот момент вы, вероятно, готовы пойти и купить новый грузовик с дизельным двигателем Common Rail. Но подождите, вы можете сначала рассмотреть плюсы и минусы дизельного двигателя с системой Common Rail. Некоторые люди предпочитают классический дизельный двигатель новому, несмотря на то, что Common Rail экологически безопасен.

Профи

Самым большим преимуществом дизельного двигателя с общей топливной магистралью является то, что он производит меньше выбросов углерода.В некоторых юрисдикциях вам действительно необходимо будет управлять транспортным средством с дизельным двигателем Common Rail, если вы хотите соблюдать местные законы о выбросах углерода. В противном случае ваш дизельный автомобиль никогда не пройдет тест на выбросы, если в нем есть система впрыска топлива.

Мы все должны заботиться об окружающей среде, так почему бы не выбрать дизельный двигатель, который лучше ей служит? Если вам нужен еще один стимул для перехода на дизельный двигатель с системой Common Rail, как насчет меньшего количества черного дыма? Помните старые времена, когда дизельные двигатели производили весь этот черный дым? Дизельный двигатель Common Rail значительно уменьшил количество черного дыма, выходящего из выхлопной трубы.Это делает его более привлекательным и менее раздражающим для водителей вокруг вас.

А если вам важна мощность, то вам обязательно понадобится дизельный двигатель с системой впрыска Common Rail, поскольку он мощнее классического дизельного двигателя. На самом деле, исследования показывают, что Common Rail на 25% мощнее, чем модель с впрыском топлива. Это означает, что ваш двигатель будет работать лучше и даст вам больше миль на галлон. Что касается вашего опыта вождения, вы не услышите много раздражающих шумов двигателя, когда нажимаете на педаль акселератора.Даже интенсивность вибраций снижается.

Минусы

Итак, какие могут быть недостатки у дизельного двигателя с системой Common Rail? Недостатков не так много, кроме более высокой стоимости. Как и все остальное, вам нужно платить больше, чтобы получить лучшее качество. Вот почему автомобили с дизельными двигателями Common Rail стоят дороже, чем автомобили с дизельными двигателями с впрыском топлива. Но если вы находитесь в положении, когда вам необходимо соблюдать местные нормы выбросов, у вас не будет выбора.Помимо этого, разве вы не хотели бы платить больше, чтобы получить более производительный двигатель?

Другим большим недостатком являются требования к обслуживанию. Дизельные двигатели Common Rail часто нуждаются в техническом обслуживании и ремонте. Из-за этого это в конечном итоге стоит вам еще больше денег.

Технология впрыска топлива Common Rail в дизельных двигателях

Предисловие xiii

Введение xv

1 Введение 1

1.1 Разработка системы впрыска топлива с электронным управлением 2 Система управления впрыском топлива 4

1.1.3 Электронная система впрыска топлива с регулируемым давлением и временем (Common Rail) 4

1.1.3.1 Система Common Rail среднего давления 5

1.1.3.2 Система Common Rail высокого давления 6

1.2 Система Common Rail высокого давления: Текущая ситуация и разработка 7

1.2.1 Для системы Common Rail 7

1.2.1.1 Германия Компания BOSCH по системе Common Rail высокого давления 8

1.2.1.2 Система Delphi DCR компании 10

1.2.1.3 Система впрыска Common Rail высокого давления компании Denso 10

1.2.2 Система Common Rail для мощных морских дизельных двигателей 11

1.2.2.1 Структура системы 11

1.2.2.2 Масляный насос высокого давления 12

1.2.2.3 Аккумулятор 13

1.2.2.4 Инжектор с электронным управлением 13

2 Моделирование системы Common Rail и общая технология проектирования 15

2.1 Базовая модель системы Common Rail 15

2 90.1.1 Система Common Rail, необходимая для имитации типового модуля HYDSIM 16

2.1.1.1 Класс контейнера 16

2.1.1.2 Клапаны 17

2.1.1.3 Модуль класса Runner 19

2.1.1.4 Кольцевой зазор показан в модуле физического класса Рисунок 2.6 20

2.1.2 Релевантные параметры при имитационном расчете 21

2.1.2.1 Физические параметры топлива 21

2.1.2.2 Сопротивление потоку топлива 21

2.2.2.3 Частичная потеря потока топлива21.2.4 Жесткое упругое объемное расширение и упругое сжатие 22

2.2 Имитационная модель системы Common Rail 23

2.2.1 Имитационная модель насоса высокого давления 23

2.2.2 Имитационная модель ограничителя потока форсунки 24

Имитационная модель 2.2 Электронная топливная форсунка 25

2.2.4 Общая модель системы Common Rail 25

2.3 Анализ влияния параметров системы Common Rail высокого давления 26

2.3.1 Анализ влияния параметров конструкции топливного насоса высокого давления 26

2 .3.1.1 Частота ТНВД 27

2.3.1.2 Количество топлива, подаваемое ТНВД 27

2.3.1.3 Диаметр отверстия маслоотводящего клапана ТНВД 29

2.3 .1.4 Влияние усилия предварительной затяжки маслоотводного клапана 31

2.3.2 Анализ влияния объема РВД 33

2.3.3 Влияние параметров конструкции форсунки 34

2.3.3.1 Управление Диаметр отверстия 34

2.3.3.2 Влияние объема камеры управления 36

2.3.3.3 Влияние узла управляющего поршня на характеристики срабатывания топливной форсунки 36

2.3.3.4 Влияние объема камеры игольчатого клапана 38

2.3.3.5 Влияние давления Объем камеры 38

2.3.3.6 Влияние диаметра отверстия сопла на характеристики срабатывания форсунки 39

2.3.4 Влияние ограничителя потока 40

2.3.4.1 Влияние диаметра плунжера 40

3.4.2 Влияние диаметра отверстия ограничителя потока 41

2.3.5 Принцип проектирования системы Common Rail 42

3 Технологии проектирования форсунок с электронным управлением 43

3.1 Электроуправление топливной форсункой Управление электромагнитным клапаном 3.1.1 Электромагнитный клапан 33 Модель математического анализа 43

3.1.1.1 Подсистема цепи 43

3.1.1.2 Подсистема магнитной цепи 46

3.1.1.3 Подсистема механической цепи 47

3.1.1.4 Гидравлическая подсистема 48

3.1.1.5 Термодинамическая подсистема 48

3.1.1.6 Динамическая характеристика Синтетическая математическая модель электромагнитного клапана 49

3.1.2 Solenoid Magnetic Field 3.1.2.1 Создание модели и создание сетки 50

3.1.2.2 Анализ нагрузки 51

3.1.2.3 Отображение результатов после ANSYS 53

3.1.3 Анализ характеристик отклика электромагнитного клапана 53

3.1.3.1 Влияние предварительной нагрузки пружины на динамическое время отклика электромагнитного клапана 57

3.1.3.2 Влияние жесткости пружины на динамическое время отклика электромагнитного клапана 60

3.1.3.3 Влияние управляющего напряжения на динамическое время отклика электромагнитного клапана 60

3.1.3.4 Влияние емкости на динамическое время отклика электромагнитного клапана 62

3.1.3.5 Влияние конструкции стального сердечника на характеристики отклика электромагнитного клапана 63

3.1.3.6 Влияние параметров конструкции катушки на характеристики срабатывания электромагнитного клапана 67

3.1.3.7 Влияние рабочего зазора (подъем электромагнитного клапана) электромагнитного клапана 68

3.1.3.8 Выбор материала электромагнитного клапана 69

3.1.4 На что обратить внимание при проектировании электромагнитного клапана 71

3.2 Технология проектирования форсунки 72

3.2.1 Математическая модель и анализ модели распыления поля внутреннего потока форсунки 72

3.2.1.1 CFD-моделирование поля течения сопла 73

3.2.1.1.1 Описание расчетной модели 73

3.2.1.2 Определение области расчета и построение расчетной модели 78

3.2.1.3 Дискретная расчетная модель Метод конечных объемов 81

3.2.1.3.1 Построение вычислительной сетки 81

3.2.1.3.2 Определение граничных и начальных условий 82

3.2.1.3.3 Численное решение 83

3.2.1.4 Распылительная модель форсунки 84

3.2.1.4.1 Проточная форсунка с отверстием, модель 85

3.2.1.4.2 WAVE, модель 86

3.2.1.4.3 KH-RT, модель 88

4.2.1. 4 Модель первичной разбивки дизельного двигателя 89

3.2.2 Анализ влияния впрыска на форсунку с электронным управлением 90

3.2.2.1 Влияние отверстий форсунки 91

3.2.2.2 Влияние отношения длины к Диаметр отверстия 95

3.2.2.3 Влияние угла закругления на входе в отверстие 101

3.2.2.4 Влияние формы головки игольчатого клапана 106

3.2.2.5 Влияние угла впрыска 110

3.2.2.6 Влияние Количество отверстий 116

3.2.3 Моделирование и экспериментальное исследование распыления 119

3.2.3.1 Схема испытаний 119

3.2.3.2 Моделирование Расчет поля потока сопла 119

3.2.3.3 Моделирование 123

4 Технология проектирования ТНВД 127

4.1 Метод контроля утечек для узла плунжера и цилиндра 127

4.1.1 Анализ методом конечных элементов физического поля жидкости в зазоре узла плунжера и цилиндра 130

4.1.1.1 Принцип подобия 130

4.1.1.2 Критерий подобия 131

2 4.1.1.3 Анализ размерностей и теорема Пиона 132

4.1.1.4 Модель подобия и анализ методом конечных элементов поля зазора 133

4.1.2 Анализ методом конечных элементов конструкции узла плунжера и цилиндра 138

4.1.2.1 Трехмерная твердотельная конечно-элементная модель 138

4.1.2.2 Ограничения поля структуры 139

4.1.2.3 Решение структурного поля 140

4.1.3 Структурная оптимизация узла плунжера и цилиндра 140

Анализ результатов предварительного моделирования 140

4.1.3.2 Стратегия оптимизации компенсации деформации 144

4.1.3.3 Анализ оптимизации ANSYS 144

4.1.3.4 Оценка результатов оптимизации 147

1.4 Экспериментальное исследование характеристик компенсации деформации узла плунжера и цилиндра 148

4.1.4.1 Испытание герметичности узла плунжера и цилиндра 148

4.1.4.2 Испытание на деформацию узла плунжера и цилиндра 151

4.2 Анализ прочности Система кулачковой передачи для топливного насоса высокого давления 154

4.2.1 Динамическое моделирование кулачкового механизма насоса высокого давления 155

4.2.1.1 Твердотельное моделирование 155

4.2.1.2 Жестко-гибкое гибридное моделирование и симуляция механизма распределительного вала 156

4.2.2 Анализ напряжения контактной поверхности кулачка и ролика 158

4.2.2.1 Метод расчета контактного напряжения 159

4.2.2.2 Расчет контактного напряжения при Совместное действие нормальных и тангенциальных нагрузок 162

4.2.2.3 Анализ рабочего состояния кулачка 164

4.2.3 Экспериментальное исследование напряжения и деформации топливного насоса высокого давления 169

4.2.3.1 Испытание и анализ давления в полости плунжера 169

4.2.3.2 Стресс-тест и анализ распределительного вала 174

4.3 Исследование технологии регулирования давления Common Rail на основе управления потоком насоса 176

4.3.1 Исследование конструкции устройства управления потоком насоса высокого давления 177

4.3.1.1 Обзор устройства управления потоком насоса высокого давления 177

4.3.1.2 Структура и принцип работы высокоскоростного электромагнитного клапана 181

4.3.1.3 Моделирование статических характеристик электромагнитного клапана 183

4.3.1.4 Моделирование динамических характеристик электромагнитного клапана 188

4.3.1.5 Проектирование и оптимизация одностороннего клапана 191

4.3.2 Анализ совместного моделирования устройства управления потоком и системы Common Rail 194

4.3.2.1 Моделирование устройства управления потоком 194

4.3.3 Анализ результатов моделирования 196

4.3.4 Экспериментальное исследование регулирования давления Common Rail потоком Устройство управления 200

4.3.4.1 Испытательное устройство 200

4.3.4.2 Проверка герметичности одностороннего клапана 201

4.3.4.3 Экспериментальное исследование динамических характеристик электромагнита 202

4.3.4.4 Испытание регулирования давления в системе Common Rail Камера 204

4.3.4.5 Результаты испытаний 205

4.3.4.6 Экспериментальное исследование влияния коэффициента заполнения электромагнитного клапана на колебания давления в системе Common Rail 208

5.1 Обзор технологии дизельных двигателей с электронным управлением 211

5.1.1 Разработка ЭБУ 212

5.1.1.1 Применение теории управления в исследовании блока с электронным управлением 212

5.1.1.1.1 Адаптивное управление и робастное управление Управление 212

5.1.1.1.2 Нейронная сеть и нечеткое управление 213

5.1.1.2 Расширение функций системы управления двигателем 213

5.1.1.2.1 Функция диагностики неисправностей для двигателя с электронным управлением 214

5.1.1.2.2 Технология полевой шины 214

5.1.1.2.3 Сенсорная технология 214

5.1.1.3 Разработка технологии компьютерного оборудования 215

5.1.2 Разработка средств разработки и методов проектирования систем с электронным управлением 215

5.1.2.1 Технологии компьютерного моделирования 215

5.1.2.2 Технология автоматизированного проектирования систем управления 216

5.2 Общий дизайн контроллера 217

5.2.1 Процесс разработки контроллера 217

5.2.2 Иерархическое функциональное устройство и технические индикаторы контроллера 219

5.2.3 Входной сигнал 221

5.2.3.1 Входной сигнал человеко-машинного интерактивного интерфейса 222

5.2.3.1.1 Сигнал переключения 222

1.2 Непрерывный 5.2. Сигнал 222
5.2.3.2 Входной сигнал датчика 222
5.2.3.2.1 Входной сигнал температуры 222
5.2.3.2.2 Входной сигнал давления 223
5.2.3.2.3 Импульсный входной сигнал 223 9.0002 9.00022.4 Выходной сигнал 223
5.2.4.1 Сигнал переключателя управления пусковым двигателем 225
5.2.4.2 Сигнал привода форсунки с электронным управлением 225
5.2.4.2.1 Требования к точности времени 225
5.22.4.
5.2.4.2.3 Требования к мощности 226
5.2.4.3 Сигнал управления электромагнитным клапаном, управляемым давлением в камере Common Rail 227
5.3 Разработка стратегии управления дизельным двигателем на основе конечного автомата 228
5 .3.1 Краткое введение в конечный автомат 228
5.3.1.1 Определение конечного автомата 228
5.3.1.2 Диаграмма переходов состояний 229
5.3.2 Проектирование модуля преобразования рабочих состояний 229
5.3.3 Проектирование самого себя — Стратегия контроля состояния инспекции 232
5.3.4 Разработка стратегии контроля начального состояния 232
5.3.5 Разработка стратегии контроля состояния разгона и торможения 233
5.3.6 Разработка стратегии стабильного управления скоростью 234
5.3.7 Принцип импульса подачи масла 234
5.4 Разработка аппаратной схемы ЭБУ 235
5.4.1 Выбор основных частей контроллера 235
5.4.1.1 Характеристики ПЛИС 236
5.4.1.2 Выбор основных вспомогательных устройств 237
5.4.2 Схема схемы ядра управления 238
5.4.2.1 Схема схемы FPGA 238
5.4.2.1.1 Схема источника питания 239
3
3
3 5.4.2.1.14.2.1.2 Конфигурация схемы 239
5.4.2.1.3 Логическая схема согласования напряжения 239
5.4.2.2 Схема SCM 240
5.4.3 Схема проектирования схемы формирования сигнала датчика 242
5.4.3.1 Схема формирования сигнала датчика температуры 242
5.4.3.2 Конструкция схемы формирования сигнала датчика давления 244
5.4.3.3 Конструкция схемы формирования импульсного сигнала 245
5.4.4 Схема силового привода 248
5.4.4.1 Схема силового привода электромагнитного перепускного клапана с регулируемым давлением в камере Common Rail 248
5.4.4.2 Схема силового привода электромагнитного клапана форсунки 249
5.5 Разработка программного ядра программируемой вентильной матрицы (FPGA) 255
5.5.1 Технология EDA и язык VHDL 256
5.5.1.1 Внедрение технологии EDA и языка VHDL 256
5.5.1.2 Знакомство с инструментами EDA 257
5.5.2 Модульное разделение внутренней функции ПЛИС 258
5.5.3 Конструкция модуля измерения скорости вращения 261
5.5.3.1 Принцип измерения 261
5.5.3.2 Конструкция конструкции
5.5.4 Конструкция модуля генерации импульсов управления форсункой 266
5.5.4.1 Функции, вход и выход модуля генерации импульсов управления форсункой 266
5.5.4.1.1 Способ компенсации укорочения времени 268
5.5.4.1.2 Увеличение метода компенсации угла опережения 269
5.5.4.2 Реализация модуля генерации управляющих импульсов форсунки 271
6 Исследование технологии согласования 273
6.1 6.1 273
6.1.1 Подбор конструкции топливного насоса высокого давления 273
6.1.2 Подбор конструкции камеры рампы 274
6.1.3 Подбор конструкции форсунки 274
6.1.3.1 Моделирование и проверка распыления дизельного двигателя и имитационной модели сгорания 276
6.1.3.2 Оптимальные параметры и целевые функции 278
6.1.3.3 План эксперимента по моделированию (DOE) 278
Поверхность отклика 280
6.2 Оптимизация параметров и анализ результатов системы впрыска 281
6.2.1 Оптимизация DoE 281
6.2.2 Глобальная оптимизация на основе приближенной модели 282
6.2.3 Анализ результатов оптимизации 283
6.3 Калибровочная технология оптимизации Калибровочная технология карта реактивного управления 285
6.3.1 Сводка 285
6.3.2 Оптимальный метод калибровки 285
6.3.3 Оптимизация целевого анализа 286
6.4. — Калибровка оптимизации состояния дизельного двигателя Common Rail 286
6.4.1 Математическая модель для оптимизации параметров электрического управления 287
6.4.2 Экспериментальный проект 287
6.4.3 Создание модели отклика на прогнозирование производительности 288
6.4.4 Оптимальная калибровка 289
6.4.5 Результат испытаний 291
7 Разработка системы Common Rail с двойным давлением 293
Система Common Rail с двойным давлением 295
7.1.1 Проектирование нагнетателя системы Common Rail с двойным давлением 295
7.1.2 Моделирование системы Common Rail с двойным давлением 299
7.2 Моделирование системы Common Rail с двойным давлением 299
7.2.1 Исследование динамических характеристик системы 299
7.2.1.1 Моделирование динамических характеристик системы 300
7.2.1.2 Анализ чувствительности структурных параметров нагнетателя 303
7.2.1.3 Исследование колебаний давления Удаление камеры нагнетателя в системе Common Rail двойного давления 308
7.2.1.3.1 Схема I 309
7.2.1.3.2 Схема II 311
7.2.2 Пробное производство прототипа 312
7.3 Стратегия управления и реализация системы Common Rail двойного давления 313
7.3.1 Стратегия управления системы Common Rail двойного давления 314
7.3.2 Аппаратно-программный проект контроллера на базе однокристальной микроЭВМ 315
7.3.2.1 Базовый состав системы управления 315
7.3.2.2 Характеристики управляющей микросхемы и ее схемотехника 316
7.3.2.2.1 Схема минимальной системы однокристального микрокомпьютера 316
7.3.2.2.2 Схема последовательной связи 316
7.3.2.2.3 Схема формирования импульсного сигнала 318
7.3.2.3 Программирование управления Система 319
7.3.3 Схема привода 319
7.3.3.1 Требования к конструкции схемы управления 319
7.3.3.2 Конструкция схемы силового привода 321
7.3.3.2.1 Схема силового привода привода GMM 321
7.3.3.2.2 Цепь силового привода электромагнитного клапана 323
7.4 Экспериментальное исследование системы Common Rail с двойным давлением 325
7.4.1 Проверка давления наддува и закона впрыска 325
7.4.1.1 Испытательная платформа для давления наддува и впрыска топлива 325
7.4.1.2 Моделирование и испытание 328
7.4.1.3 Влияние коэффициента наддува на давление и закон впрыска топлива 329
7.4.1.4 Влияние контрольного временного ряда на давление наддува и закон впрыска топлива 334
7.4.1.44.1.5 Испытание расхода масла под высоким давлением в системе 334
7.4.2 Испытание характеристик распыления системы Common Rail с двойным давлением 336
7.4.2.1 Испытательная платформа для фотографии распыления 336
7.4.2.2 Влияние закона впрыска топлива от количества впрыскиваемого топлива 338
7.4.2.3 Влияние формы скорости впрыска на проникновение струи и угол конуса струи 338
7.4.3 Выводы экспериментальных исследований 340
Алфавитный указатель 343
и режимы поствпрыска
Настоящее исследование посвящено определению точной математической модели промышленного инжектора типа Common Rail для автомобильных дизельных двигателей.Математическая модель, определенная в предыдущей работе, была усовершенствована с учетом более широкого диапазона воздействий на производительность форсунки, что позволило более строго проверить прогнозы модели по сравнению с экспериментальными данными. Геометрия отверстий регулирующего клапана, имеющая решающее значение для определения фактического коэффициента расхода, была точно определена с помощью силиконовых форм. Подвижные механические компоненты форсунки, такие как регулирующий клапан, игла и шток давления, были смоделированы с использованием схемы масса-пружина-демпфер.Была смоделирована осевая деформация под давлением иглы, штока, сопла и корпуса форсунки. Было обнаружено, что этот эффект также влияет на работу устройства регулирующего клапана и был должным образом учтен. Полученная модель была реализована в Simulink; обыкновенные дифференциальные уравнения решались с помощью неявной схемы формул численного дифференцирования второго порядка точности, а уравнения в частных производных интегрировались методом конечных разностей Лакса-Фридрихса. Чтобы получить достаточно данных для проверки модели во всем ее рабочем поле, были проведены два отдельных набора тестов.В первом анализе в рампе создавалось постоянное эталонное давление, а время включения форсунки постепенно увеличивалось от значений, относящихся к малым предварительным впрыскам, до значений, характерных для больших основных впрысков. Вводимый объем за один ход измеряли с помощью устройства для измерения средней подачи (EMI). Во время второй серии испытаний инжектор устанавливался на расходомер (EVI) для измерения закона впрыска. Электрический ток, протекающий через соленоид форсунки, давление масла в общей топливной рампе и на входе в форсунку, иглу и подъем регулирующего клапана также измерялись и записывались.Хорошее соответствие между численными и экспериментальными результатами позволило использовать модель для более глубокого понимания механизмов и явлений, которые регулируют поведение инжектора. Обсуждалась зависимость коэффициента расхода отверстия сопла от времени и подъема иглы, и были представлены тенденции в нескольких рабочих условиях. Было изучено течение в отверстиях контрольного объема, чтобы определить, возникает кавитация или нет, что дало ответ на давно спорную тему. Наконец, было исследовано влияние деформации форсунки, вызванной давлением топлива, на производительность.
Дизельная система Common Rail — как она работает?
Дизельные двигатели без системы Common Rail и современные дизельные двигатели с системой Common Rail
Когда мы слышим эти два слова: «Дизельный двигатель», большинство из нас сразу представляет себе облако черного дыма и шум!
Многое изменилось с тех времен. Раньше всегда требовалось впрыскивать больше топлива и нагнетать в цилиндр как можно больше воздуха.
Отличное решение для получения максимальной мощности от двигателя! Однако в наши дни это экологически (и в целом общественное мнение и социально) неприемлемо.

Моя личная позиция
Прежде чем мои намерения будут неверно истолкованы, я должен прояснить свою позицию.
При условии, что двигатель соответствует спецификациям производителя и уровням выбросов, которые он был разработан в соответствии с , я согласен с тем, что он может дымить. Это намерение конструкции на момент изготовления .
Я НЕ ОК когда люди намеренно манипулируют двигателем каким-либо образом, чтобы значительно отклониться от первоначальных спецификаций.Особенно те, которые связаны с выбросами! Я полностью НЕ СОГЛАСЕН с удалением EGR, удалением DPF или любым другим методом, когда модифицированный двигатель не соответствует сертификату выбросов для этой конкретной модели.

Дизельное топливо сгорания без общей топливной рампы
Возвращаясь к нашей теме, давайте проанализируем процесс сгорания в более старом дизельном двигателе :
Как правило, дизельный насос подает топливо к каждой форсунке отдельно, а в некоторых случаях форсунка представляет собой мини-насос.
Насос синхронизирован с двигателем и подает топливо под давлением к нужной форсунке в нужное время. Вот разбивка процесса:
Игольчатый клапан форсунки удерживается пружиной.
Топливо под давлением достигает форсунки (давление, действующее на поверхность, становится силой).
Сила действует на иглу и имеет направление, противоположное силе пружины.
Когда подъемная сила превышает силу пружины, игольчатый клапан поднимается, и топливо вытекает из малых отверстий впрыска.
Впрыск прекращается, когда давление топлива снижается и сила пружины становится больше подъемной силы.
Весь описанный выше процесс длится несколько миллисекунд. Цикл сгорания завершается сильным однократным взрывом , который сильно нагружает компоненты двигателя. Вот откуда исходит характерный для шум дизельного двигателя («Дизельный стук»). Люди также характеризуют дизельные двигатели как работающие тяжелее по сравнению с бензиновыми двигателями.И тут идет Common Rail !

Что делает двигатель Common Rail более цивилизованным?
Начнем с возможности точно контролировать процесс впрыска.
Знаете ли вы, что некоторые форсунки могут впрыскивать до 7 раз в течение одного цикла сгорания ? Сравните это с инжектором старой школы (один впрыск…)!
Типичный процесс сгорания в дизельном двигателе с общей топливной рампой включает не менее 3 впрысков за цикл сгорания:
Предварительный впрыск: Уменьшает «дизельный стук» за счет впрыска небольшого количества топлива до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ).Небольшое количество топлива самовоспламеняется и подготавливает цилиндр к основному впрыску. Температура и давление в цилиндре повышаются.
Основной впрыск: Происходит сразу после ВМТ . Это главный впрыск количество . Иногда он делится на две части.
Послевпрыск: Контролирует выбросы . Это происходит перед нижней мертвой точкой (BDC).Воспламенение топлива, впрыскиваемого во время цикла дополнительного впрыска , помогает сжечь последние несгоревшие капли дизельного топлива основного впрыска.

Для двигателя Common Rail требуется система управления двигателем.
Таким образом, причина того, что двигатель с системой Common Rail работает более плавно, чем традиционный двигатель «старой школы», заключается в том, что ЭБУ выполняет все расчеты для точного управления впрыском с точностью до доли секунды и достижения максимальной мощности при сохранении механической напряжение (и шум) сведены к минимуму.

Как система управления двигателем управляет впрыском дизельного топлива?
Для системы управления двигателем требуется блок управления двигателем (ECU, также называемый ECM или модулем управления двигателем), который:
собирает различные данные с датчиков,
определяет следующую форсунку для впрыска топлива,
вычисляет время, необходимое для удержания форсунки открытой (длительность открытия = количество топлива),
дает команду форсунке на впрыск на основе расчетных параметров
дает команду инжектору прекратить впрыск.
Процесс не завершен, но если у вас нет опыта работы с Common Rail или системами управления двигателем, этого достаточно, чтобы начать думать!
Существует множество других факторов, о которых я не упомянул. Просто назову несколько других вещей, о которых беспокоится ЭБУ:
Какая частота вращения двигателя? (об/мин)
Какая температура охлаждающей жидкости?
Положение педали газа?
Температура поступающего воздуха?
Давление воздуха во впускном коллекторе?
Рециркулируют ли выхлопные газы? (положение рециркуляции отработавших газов)
Какое сейчас давление в рампе? (измерено)
Каким должно быть давление в рампе? (расчетное/теоретическое)
…и этот список можно продолжить!

Датчики впрыска дизельного топлива Common Rail
Для типичной системы Common Rail требуются как минимум следующие датчики:
Датчик Функция На что это влияет?
Датчик частоты вращения двигателя Измеряет число оборотов коленчатого вала Количество топлива и продолжительность впрыска в зависимости от доступного временного окна (высокие обороты = меньше доступного времени)
Датчик положения двигателя Положение ВМТ цилиндра №.1 и последующие положения остальных цилиндров Инжектор/последовательность впрыска
Датчик давления во впускном коллекторе Измеряет давление воздуха во впускном коллекторе. Более высокое давление = больше воздуха = больше кислорода для горения Впрыск Количество топлива
Датчик температуры во впускном коллекторе Измеряет температуру воздуха во впускном коллекторе. Более высокая температура = расширенный воздух = меньше кислорода для горения Впрыск Количество топлива
Датчик давления Common Rail Измеряет давление в системе Common Rail Впрыск Количество топлива
Датчик положения педали газа Измеряет положение педали Количество впрыскиваемого топлива в зависимости от положения педали газа (требование водителя) итекущее состояние двигателя (текущая работа)
(дополнительно) Датчик массового расхода воздуха Измеряет расход воздуха во впускном коллекторе Впрыск Количество топлива

Приводы дизельного впрыска Common Rail
Типичные приводы, используемые в дизельных системах Common-Rail:
Привод Функция На что это влияет?
Привод дизельного насоса высокого давления Клапан с электронным управлением, ограничивающий поток топлива Давление в рампе.
Клапан полностью открыт = больше топлива достигает насосных камер = более высокая производительность расход от насоса к рампе = более высокое давление в рампе
Клапан ограничивающий поток (не полностью блокирующий его) = меньше топлива достигает насосных камер = более низкий выходной поток от насоса к рампе = более низкое давление в рампе
Форсунка Впрыскивает топливо в камеру сгорания Выбросы и мощность!

Типовое давление в системе Common Rail
Внимание! Шутки в сторону.Я не могу подчеркнуть это достаточно.
Знаете ли вы, что топливо под давлением 2 бар (29 фунтов на кв. дюйм), выходящее из небольшого отверстия (отверстия), может проникать через кожу человека?
Теперь сравните с этим:
Типичные значения давления внутри системы Common Rail дизельного двигателя:
Двигатель на холостом ходу (около 700 об/мин) или без нагрузки: в диапазоне от 250 до 350 бар (от 3626 до 5076 фунтов на кв. дюйм)
Максимальное рабочее давление: зависит от системы. Типичные точки останова:
1600 бар (23 200 фунтов на кв. дюйм)
1800 бар (26 100 фунтов на кв. дюйм)
2200 бар (31 900 фунтов на кв. дюйм)
Некоторые системы (например, Cummins XPI на ISX15/QSX15 или ISL9/QSL9) способны удерживать давление в топливной рампе в течение длительного периода времени, когда двигатель не работает.Это может быть несколько дней или недель! Например, последний ISB6,7 выдерживает минимум 500 бар (7250 фунтов на кв. дюйм) в течение нескольких дней после выключения зажигания!

Что это значит?
Если вы подозреваете утечку топлива, НИКОГДА не используйте пальцы для проверки утечки на стороне высокого давления! Чтобы ваши пальцы были прикреплены к руке, просто используйте кусок картона.
Не пытайтесь ремонтировать систему Common Rail высокого давления путем удаления компонентов БЕЗ сброса давления в системе, существует высокий риск утечки топлива под высоким давлением, что может привести к травмам или даже смерти.Пожалуйста, пройдите обучение или прочтите руководство, прежде чем пытаться ремонтировать систему Common Rail высокого давления!
Я буду рад организовать вебинар по запросу, посвященный основам или тому, как обращаться с различными системами Common Rail Cummins (ISB/QSB 4.5 или 6.7, ISC8.3/QSC8.3, ISL9/QSL9, X12, ISX15/QSX15 ). Если вы заинтересованы, воспользуйтесь страницей контактов или просто напишите мне по адресу [email protected].

Насколько чувствительна дизельная система Common Rail?
Для достижения высоких давлений и точности компоненты могут иметь внутренний производственный допуск от 5 до 2 микрон! Это 0.005 мм или 0,002 мм (от 0,0002 до 0,00008 дюйма)! Знаете ли вы, что размер некоторых бактерий составляет от 5 до 10 микрон?
Любое загрязнение из-за грязного топлива или неправильного ремонта может повредить внутренние поверхности компонента (например, форсунки), что приведет к отклонению его первоначальных характеристик.
Если вам нужно работать с топливной системой, убедитесь, что вы очистили компоненты высокого давления, с которыми вам нужно работать, и закройте отверстия для подачи топлива чистой крышкой. Для этой цели на рынке есть различные наборы.Даже перчатки могут свести к минимуму риск (но не те, что с антизапотевающим покрытием!)

Какие инструменты необходимы для диагностики системы Common Rail?
Топливные системы Common Rail
работают по гидравлическому принципу. Система обеспечивает заданный расход топлива при определенной нагрузке двигателя или определенном давлении в общей топливной рампе. Чтобы определить, хорошо ли работает система, нам нужно измерить расход топлива (вообще говоря, количество в зависимости от времени, например литров в минуту) или утечку в системе (возврат в бак).
Как правило, вам необходимо иметь возможность контролировать давление с помощью диагностического инструмента, такого как Cummins Insite (для двигателей Cummins) или TEXA (действительно хороший и универсальный инструмент для диагностики двигателей).
Тогда вам нужно знать характеристики системы, над которой вы работаете.
Если вы работаете с двигателями Cummins, я вам помогу! Я могу организовать обучение с учетом ВАШИХ потребностей с помощью инструмента веб-семинара (например, Zoom или Microsoft Teams). Вам также потребуется учетная запись Cummins QuickServe Online, чтобы получить доступ к руководству по ремонту. Вот как создать одну учетную запись БЕСПЛАТНО.
Наконец, вам понадобятся некоторые диагностические инструменты, такие как шланги, манометры или тестовые наборы.
Common Rail вики | TheReaderWiki
Форсунка дизельного топлива, установленная на дизельном двигателе MAN V8.
Непосредственный впрыск топлива Common Rail представляет собой систему прямого впрыска топлива, построенную на основе электромагнитных клапанов, питающих топливную рампу высокого давления (более 2000 бар, или 200 МПа, или 29 000 фунтов на квадратный дюйм), в отличие от форсунок, питающих топливный насос низкого давления ( или насос-форсунки). Впрыск под высоким давлением обеспечивает преимущества в мощности и расходе топлива по сравнению с более ранним впрыском топлива под более низким давлением за счет впрыска топлива в виде большего количества более мелких капель, что дает гораздо более высокое отношение площади поверхности к объему.Это обеспечивает улучшенное испарение с поверхности капель топлива, а значит, более эффективное соединение кислорода воздуха с испаряющимся топливом, обеспечивающее более полное сгорание.
Система впрыска Common Rail широко используется в дизельных двигателях. Он также является основой систем непосредственного впрыска бензина, используемых в бензиновых двигателях.
История
Топливная система Common Rail на двигателе грузовика Volvo
Компания Vickers впервые применила систему впрыска Common Rail в двигателях подводных лодок.Двигатели Vickers с топливной системой Common Rail впервые были использованы в 1916 году на подводных лодках класса G. В нем использовались четыре плунжерных насоса для создания давления до 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар; 21 МПа) при каждом повороте на 90°, чтобы поддерживать достаточно постоянное давление топлива в рампе. Подача топлива к отдельным цилиндрам могла быть перекрыта клапанами в линиях форсунок. ^[1] Компания Doxford Engines использовала систему Common Rail в своих судовых двигателях с оппозитными поршнями с 1921 по 1980 год, где многоцилиндровый поршневой топливный насос создавал давление около 600 бар (60 МПа; 8700 фунтов на кв. дюйм), а топливо хранилось в аккумуляторные баллоны.^[2] Регулирование давления достигается за счет регулируемого хода нагнетания насоса и «сливного 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 синхронизации, один для движения вперед, а другой для движения назад. Более поздние двигатели имели по две форсунки на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления оснащалась четырьмя форсунками на цилиндр.Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и мазута (600 сСт, нагретого до температуры около 130 °C).
Двигатели Common Rail уже некоторое время используются в морских судах и локомотивах. Cooper-Bessemer GN-8 ( около , 1942 г.) является примером дизельного двигателя с гидравлическим приводом Common Rail, также известного как модифицированный Common Rail.
Прототип системы Common Rail для автомобильных двигателей был разработан в конце 1960-х годов Робертом Хубером из Швейцарии, а затем технология была усовершенствована доктором Х.Марко Гансер в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе, позже в Ganser-Hydromag AG (осн. 1995 г.) в Оберэгери.
Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии в 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 Ranger. и продан для общего пользования в 1995 году.^[3] Компания Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году. электрически, а не механически. Это было широко прототипировано в 1990-х годах в сотрудничестве с Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных группой Fiat, конструкция была приобретена немецкой компанией Robert Bosch GmbH для завершения разработки и доработки для массового производства.Оглядываясь назад, можно сказать, что продажа стала для Fiat стратегической ошибкой, поскольку новая технология оказалась очень прибыльной. У компании не было иного выбора, кроме как продать Bosch лицензию, поскольку в то время она находилась в плохом финансовом состоянии и не имела ресурсов для самостоятельного завершения разработки. ^[5] В 1997 году они расширили его использование для легковых автомобилей. Первым легковым автомобилем, в котором использовалась система Common Rail, была модель Alfa Romeo 156 1997 года с 2,4-литровым двигателем JTD, ^[6], а позже в том же году Mercedes-Benz представил ее в своей модели W202.
Области применения
Система Common Rail подходит для всех типов дорожных автомобилей с дизельными двигателями, от городских автомобилей (таких как Fiat Panda) до автомобилей представительского класса (таких как Audi A8). Основными поставщиками современных систем Common Rail являются Robert Bosch GmbH, Delphi, Denso и Siemens VDO (в настоящее время принадлежит Continental AG). ^[7]
Используемые сокращения и торговые марки
Форсунка дизельного топлива Common Rail Bosch от двигателя грузовика Volvo
Производители автомобилей называют свои двигатели Common Rail своими торговыми марками:
Ashok Leyland: CRS (используется в грузовиках U и автобусах E4)
Audi: TDI , BiTDi «Bi» означает BiTurbo
BMW Group (BMW и Mini): d (также используется в Land Rover Freelander как TD4 и Rover 75 и MG ZT как CDT и CDTi), D и SD
Chevrolet (принадлежит GM): VCDi (лицензия VM Motori) и Duramax Diesel
Крайслер CRD
Citroën: HDi , e-HDi и BlueHDi
Cummins и Scania: XPI (разработан в рамках совместного предприятия)
Cummins: CCR (насос Cummins с форсунками Bosch)
Даймлер: CDI
Fiat Group (Fiat, Alfa Romeo и Lancia): JTD (также фирменные как Multijet , JTDM , а также поставляемым производителям как TDI , CDTI , TCDI , TID , TTID , DDiS и QuadraJet )
Ford Motor Company: TDCi (Duratorq и Powerstroke) и EcoBlue Diesel
Honda: i-CTDI и i-DTEC
Hyundai, Kia и Genesis: CRDi
ИККО: EFD
Isuzu: iTEQ и Ddi
Ягуар: д
Джип: CRD и EcoDiesel
Komatsu: Tier3 , Tier4 , 4D95 и выше HPCR -серия
Ленд Ровер: TD4 , eD4, SD4, TD6, TDV6, SDV6, TDV8, SDV8
Лексус: д (эл.г. 450д и 220д)
Mahindra: CRDe , m2DiCR , mEagle , mHawk , mFalcon и mPower (грузовики)
Мазерати: Дизель
Mazda: MZR-CD и Skyactiv-D (производятся совместным предприятием Ford и PSA Peugeot Citroën) и ранее DiTD
Mercedes-Benz: CDI и d
Mitsubishi: Di-D (в основном на недавно разработанном семействе двигателей 4N1)
Ниссан: ДДТи
Opel/Vauxhall: CDTI , BiTurbo CDTI , CRI , Turbo D и BiTurbo D
Порше: Дизель
Протон: SCDi
Groupe PSA (Peugeot, Citroën и DS): HDi , e-HDi или BlueHDi (разработан в рамках совместного предприятия с Ford) — см. Двигатель PSA HDi
Renault, Dacia и Nissan: dCi и BLUEdCi (Infiniti использует некоторые двигатели dCi в рамках альянса Renault-Nissan под торговой маркой d )
Saab: TiD (2.2 турбодизельный двигатель также назывался «TiD», но у него не было Common Rail) и TTiD . Двойная буква «T» означает Twin-Turbo
.
SsangYong: XDi , eXDI, XVT или D
Subaru: TD , D или BOXER DIESEL (по состоянию на январь 2008 г.)
Сузуки: DDiS
Tata: 2.2 VTT DiCOR (используется в больших внедорожниках, таких как Safari), VARICOR (используется в больших внедорожниках, таких как Safari Storme, Aria и Hexa), 1.05 Revotorq CR3 (используется в Tiago и Tigor) 1.5 Revotorq CR05 (используется в Nexon и Altroz), 1.4 CR4 (используется в Indica, Indigo), 3.0 CR4 (используется в Sumo gold 10.90 Quadrajet
9) (поставляется Fiat и используется в Indica Vista, Indigo Manza и Zest) и 2.0 Kryotec (также поставляется Fiat и используется во внедорожниках Harrier и All new Safari), 3,3 л Turbotronn и 5 л Turbotronn (используется в грузовики M&HCV).
Тойота: D-4D и D-CAT
Volkswagen Group (Volkswagen, Audi, SEAT и Škoda): TDI (в более поздних моделях используется система Common Rail, в отличие от более ранних двигателей с насос-форсунками).Bentley называет свой дизель Bentayga просто Diesel
.
Volvo: двигатели D , D2 , D3 , D4 и D5 (некоторые производятся Ford и PSA Peugeot Citroën), двигатели Volvo Penta серии D
Принципы
Схема системы Common Rail
Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны обеспечивают точное электронное управление временем и количеством впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива.Чтобы снизить шум двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыскивать небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым снижая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время и количество впрыска в зависимости от качества топлива. , холодный пуск и так далее. Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за один ход. ^[8]
Двигатели Common Rail требуют очень короткого времени прогрева или вообще не нагреваются, в зависимости от температуры окружающей среды, и производят меньше шума и выбросов двигателя, чем старые системы.^[9]
В дизельных двигателях исторически использовались различные формы впрыска топлива. Два распространенных типа включают систему с насос-форсункой и систему с распределителем/линейным насосом. Хотя эти более старые системы обеспечивают точное управление количеством топлива и моментом впрыска, они ограничены несколькими факторами:
Они имеют кулачковый привод, а давление впрыска пропорционально частоте вращения двигателя. Обычно это означает, что максимальное давление впрыска может быть достигнуто только при максимальной частоте вращения двигателя, а максимально достижимое давление впрыска уменьшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя.Это соотношение верно для всех насосов, даже для тех, которые используются в системах Common Rail. В блочных или распределительных системах давление впрыска привязано к мгновенному давлению одного события накачки без аккумулятора, поэтому взаимосвязь более заметна и проблематична.
Они ограничены количеством и временем впрыска, которым можно управлять во время одного события сгорания. Хотя в этих старых системах возможны множественные инъекции, добиться этого гораздо труднее и дороже.
Для типичной распределительной/линейной системы впрыск начинается при заданном давлении (часто называемом давлением срабатывания) и заканчивается при заданном давлении. Эта характеристика возникает из-за «глухих» форсунок в головке цилиндров, которые открываются и закрываются при давлении, определяемом предварительной нагрузкой пружины, действующей на поршень форсунки. Как только давление в форсунке достигает заданного уровня, поршень поднимается и начинается впрыск.
В системах Common Rail насос высокого давления хранит резервуар с топливом под высоким давлением — до 2000 бар (200 МПа; 29 000 фунтов на кв. дюйм) и выше.Термин «общая магистраль» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общей топливной рампы, которая представляет собой не что иное, как аккумулятор давления, в котором топливо хранится под высоким давлением. Этот аккумулятор питает несколько топливных форсунок топливом под высоким давлением. Это упрощает назначение насоса высокого давления, поскольку ему нужно только поддерживать целевое давление (с механическим или электронным управлением). Топливные форсунки обычно управляются блоком управления двигателем (ECU).Когда топливные форсунки активируются электрически, гидравлический клапан (состоящий из форсунки и плунжера) открывается механически или гидравлически, и топливо впрыскивается в цилиндры под заданным давлением. Поскольку энергия давления топлива накапливается удаленно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в аккумуляторе (рампе), что обеспечивает квадратичную скорость впрыска.

Датчик	Функция	На что это влияет?
Датчик частоты вращения двигателя	Измеряет число оборотов коленчатого вала	Количество топлива и продолжительность впрыска в зависимости от доступного временного окна (высокие обороты = меньше доступного времени)
Датчик положения двигателя	Положение ВМТ цилиндра №.1 и последующие положения остальных цилиндров	Инжектор/последовательность впрыска
Датчик давления во впускном коллекторе	Измеряет давление воздуха во впускном коллекторе. Более высокое давление = больше воздуха = больше кислорода для горения	Впрыск Количество топлива
Датчик температуры во впускном коллекторе	Измеряет температуру воздуха во впускном коллекторе. Более высокая температура = расширенный воздух = меньше кислорода для горения	Впрыск Количество топлива
Датчик давления Common Rail	Измеряет давление в системе Common Rail	Впрыск Количество топлива
Датчик положения педали газа	Измеряет положение педали	Количество впрыскиваемого топлива в зависимости от положения педали газа (требование водителя) итекущее состояние двигателя (текущая работа)
(дополнительно) Датчик массового расхода воздуха	Измеряет расход воздуха во впускном коллекторе	Впрыск Количество топлива

Топливные системы «Коммон Рейл» с электронным управлением

Принцип работы «Коммон Рейл»

Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

Определение

В чем секрет эффективности

Конструктивные особенности

Технология Common Rail принцип работы и история эволюции технологий.

История создания системы

Принцип работы

Датчики

Активаторы

Форсунки

Причины вытеснения традиционных дизелей

Наши задачи

Принцип действия Коммон Рейл

Принцип работы

Преимущества и недостатки

Вывод

Особенности строительства разгрузочного пандуса

Форсунки

ТНВД

Особенности устройства и преимущества топливной системы Common Rail

Что такое топливная система Common Rail

Особенности и принцип работы

Достоинства и недостатки системы Common rail

Топливная система Common Rail — что это такое?

Что такое Common Rail?

Принцип работы Common Rail

Устройство системы Common Rail

Будущее системы Common Rail

Особенности работы форсунок

Подача топлива

Преимущества и недостатки

Секрет эффективности Common Rail

Причины и признаки поломки Common Rail

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

Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы

Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?

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

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

Особенности

Принцип работы топливной системы Common Rail

Конструкция

Перспективы развития

Похожие статьи

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

Топливная система Common Rail

Конструкция и принцип действия

Преимущества Common Rail

Недостатки Common Rail

Принцип работы основных элементов Common Rail

Форсунки Common Rail

ТНВД Common Rail

Обслуживание и ремонт Common Rail

Что такое топливная система Common Rail?

Конструктивные особенности системы

Принципы и особенности работы

Плюсы Common Rail

Минусы Common Rail

Система впрыска Common Rail

Особенности системы и принцип работы Common Rail

Основные типы неисправностей Common Rail

Диагностировать CR собственными силами

Общая магистраль | Тракторно-строительный завод Wiki

История

Common Rail сегодня

Принципы

См. также

Каталожные номера

Внешние ссылки

Система впрыска топлива Common Rail

Дизельный двигатель Common Rail: принцип работы, плюсы и минусы

Технология впрыска топлива Common Rail в дизельных двигателях

2 4.1.1.3 Анализ размерностей и теорема Пиона 132

Система Common Rail с двойным давлением 295

и режимы поствпрыска

Дизельная система Common Rail — как она работает?

Дизельные двигатели без системы Common Rail и современные дизельные двигатели с системой Common Rail

Моя личная позиция