Как работает форсунка common rail?

Устройство автомобилей



Форсунки Common Rail связаны с аккумулятором короткими магистралями высокого давления и устанавливаются с зажимными скобами в головке цилиндра. Требуемые момент начала впрыскивания и величина подачи топлива обеспечиваются форсунками с электромагнитным клапаном.

Момент начала впрыскивания в координатах «угол-время» устанавливается ЭСАУ дизеля с помощью двух датчиков: частоты вращения коленчатого вала (ДПКВ), и датчика фаз распределительного вала (ДПРВ).

В некоторых современных аккумуляторных системах используются форсунки с пьезоэлементом вместо электромагнитного клапана.

Форсунка состоит из следующих функциональных блоков:

• бесштифтовой распылитель;
• гидравлическая сервосистема;
• электромагнитный клапан.

Топливо подается по магистрали 9 высокого давления (рис. 1, а) через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие 10 подачи топлива – в камеру 5 управляющего клапана.

Через дроссельное отверстие 8 отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с магистралью 1 обратного слива топлива.
При закрытом дроссельном отверстии 8 (рис. 1, а) гидравлическая сила, действующая сверху на поршень 11 управляющего клапана, превышает силу давления топлива снизу на конус 6 иглы распылителя.

Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает отверстия 7 распылителя.
В результате топливо не попадает в камеру сгорания.

При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх, открывая дроссельное отверстие 8 (рис. 1, b). Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на поршень управляющего клапана.

Под действием давления топлива на конус 6 игла распылителя отходит от седла, так что топливо через отверстия 7 распылителя попадает в камеру сгорания цилиндра. Такое непрямое управление иглой применяют по той причине, что непосредственного усилия электромагнитного клапана недостаточно для быстрого подъема иглы распылителя.

Управляющая подача – это дополнительное количество топлива, предназначенного для подъема иглы, которое после использования отводится в магистраль обратного слива топлива.

Кроме управляющей подачи, существуют утечки топлива через иглу распылителя и направляющую поршня управляющего клапана. Все это топливо отводится в магистраль обратного слива, к которой присоединены все прочие агрегаты системы впрыска, и возвращается в топливный бак.

Цикл работы форсунки делят на четыре рабочих такта:

• форсунка закрыта (с подачей высокого давления);
• форсунка открывается (начало впрыскивания);
• форсунка полностью открыта;
• форсунка закрывается (конец впрыскивания).

Эти рабочие состояния определяются распределением сил в конструктивных элементах форсунки. При неработающем двигателе и отсутствии давления в аккумуляторе пружина прижимает иглу распылителя к седлу, закрывая форсунку.

Форсунка закрыта (состояние покоя)

В состоянии покоя напряжение на электромагнитный клапан не подается (рис. 2, а).
Когда шарик 4 клапана прижимается пружиной к седлу (рис. 1, а), дроссельное отверстие 8 закрыто. В камере управляющего клапана создается высокое давление. То же давление создается в камере распылителя.
Сила давления на торцевую поверхность поршня управляющего клапана и сила пружины распылителя держат иглу распылителя в закрытом состоянии, сопротивляясь усилию, которое развивает топливо, давящее на конус 6 иглы распылителя.

Форсунка открывается (начало впрыскивания)

Форсунка находится в состоянии покоя. В момент подачи на катушку электромагнита тока страгивания электромагнитный клапан быстро срабатывает. Малое время открывания форсунки может достигаться изменением соответствующих параметров в блоке управления форсунками.
Усилие электромагнита преодолевает силу пружины, якорь сдвигается, и шарик клапана открывает дроссельное отверстие. Затем величина тока страгивания снижается до величины тока удержания, которая гораздо меньше. Через дроссельное отверстие топливо из камеры управляющего клапана перетекает в магистраль обратного слива.

Рис. 2. Электромагнитная форсунка Common Rail (схема)
а) форсунка закрыта (состояние покоя); б) форсунка открыта (впрыскивание):
1 — Магистраль обратного слива топлива; 2 — Штекер электрического подключения; 3 — Электромагнитный клапан; 4 — Магистраль высокого давления; 5 — Шарик клапана; 6 — Дроссельное отверстие отвода топлива; 7 — Дроссельное отверстие подачи топлива; 8 — Камера управляющего клапана; 9 — Поршень управляющего клапана; 10 — Канал подвала топлива к распылителю; 11 — Игла распылителя



Дроссельное отверстие 7 подачи топлива (рис. 2, а) предотвращает полное выравнивание давления, благодаря чему давление в камере управляющего клапана снижается до меньшей величины, чем давление в камере распылителя. Пониженное давление в камере управляющего клапана и действие пружины, которая давит на поршень управляющего клапана, преодолеваются давлением в камере распылителя на конус иглы распылителя, за счет чего сдвигается поршень управляющего клапана вместе с иглой распылителя.

Начинается впрыскивание топлива.

Скорость открытия распылителя определяется различием интенсивности лотка топлива в дроссельных отверстиях 6 и 7. Поршень управляющего клапана достигает верхнего положения и опирается там на топливную подушку, возникающую из-за потока топлива между отверстиями 6 и 7. Теперь распылитель форсунки полностью открыт, и топливо впрыскивается в камеру сгорания под давлением, которое приблизительно соответствует давлению в аккумуляторе.
В этот момент распределение сил в форсунке подобно распределение сил во время фазы открывания.

Количество впрыснутого топлива пропорционально времени включения электромагнитного клапана и не зависит ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от режима работы ТНВД (впрыскивание, управляемое по времени).

Форсунка закрывается (конец впрыскивания)

Когда электромагнитный клапан обесточивается, якорь силой пружины запирания клапана прижимается вниз и шарик клапана запирает дроссельное отверстие 8 (рис. 1, с). При этом диск якоря сжимает возвратную пружину, которая демпфирует действие пружины запирания клапана с тем, чтобы избежать смятия седла при резкой посадке шарика клапана.

После перекрытия дроссельного отверстия отвода топлива давление в камере управляющего клапана вновь достигнет той же величины, что и в аккумуляторе. Это повышенное давление смешает вниз поршень управляющего клапана вместе с иглой распылителя.

Когда игла плотно примыкает к седлу распылителя и запирает его отверстия, впрыскивание прекращается.

Скорость открытия отверстий распылителя определяется интенсивностью потока, идущею через дроссельное отверстие подачи топлива.

***

Топливная рампа и клапаны



Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/60-dizel_2_common_rail3/index.shtml

Как обслуживать форсунки Common Rail, чтобы избежать проблем

19 сентября 2019 Категория: Полезная информация.

Форсунки Common Rail устанавливались на дизельные автомобили ещё в конце 1990-х. Неисправность дизельных форсунок влечёт сбой в системе CR и нарушает нормальную работу двигателя: он теряет в мощности, появляется обеднённый выхлоп. Поэтому владелец должен иметь представление о том, как обслуживать форсунки Common Rail и выявлять их неисправности.

 Форсунки CR: основные виды 

Система подачи топлива Common Rail постепенно вытеснила с рынка конкурирующие решения, вроде насос-форсунок. Действительно, CR характеризуется долговечностью, ровной тихой работой, высоким КПД при низком расходе топлива и низким выбросом выхлопных газов.

Корректная работа системы строится на исправной работе форсунок, которые выполняют три основные функции:

• точная дозировка топлива в цилиндрах;
• преобразование топлива из жидкого состояния в воздушную массу;
• сохранение герметичности камеры сгорания.

На дизельные двигатели устанавливаются форсунки Common Rail с электронным управлением двух видов: электрогидравлические и пьезоэлектрические.  

Электрогидравлические форсунки устроены более просто, они, как правило, ремонтопригодны и служат без проблем порядка 200 тысяч километров пробега.

Пьезоэлектрические форсунки обеспечивают мгновенную реакцию и способны впрыскивать топливо микродозами в камеру до 9 раз за один цикл, что делает работу дизельного ДВС равномерной по аналогии с бензиновым мотором. Их срок службы тоже порядка 200 тысяч километров, но, в отличие от электромагнитных форсунок, ремонту они не подлежат. Стоимость пьезоэлектрических форсунок высокая.

Подробнее о типах топливных дизельных форсунок узнаете из статьи «Какие бывают топливные дизельные форсунки».

 Ресурс и ремонтопригодность форсунок CR разных производителей 

В современных легковых автомобилях используются системы Common Rail разных производителей. Лидерами отрасли считаются производители топливной дизельной аппаратуры:

• BOSCH;
• DELPHI;
• DENSO;
• CONTINENTAL (ранее — SIEMENS).

BOSCH производит электромагнитные и пьезоэлектрические форсунки. DELPHI и DENSO тоже производят оба вида форсунок, но в меньших масштабах. CONTINENTAL выпускает только пьезоэлектрическую технику.

Примечательно, что некоторые двигатели подзволяют использовать форсунки разных производителей.

Электромагнитные форсунки

Самые ремонтопригодные — BOSCH. Они легко разбираются и ремонтируются, ресурс их составляет примерно 200 тыс. км, а на отдельных моторах и до 500 тыс. км.

Самые чувствительные к топливу и недолговечные — DELPHI. Тоже ремонтируются, но надо менять распылитель и кодировать (прописывать в ЭБУ) восстановленную форсунку. Из-за этого дороже в ремонте. В среднем ресурс составляет 150 тыс. км.

Самые надёжные, но сложные в ремонте из-за трудностей с поиском комплектующих (производитель предписывает только замену вышедшего из строя элемента) — форсунки японского производителя DENSO.

Пьезоэлектрические форсунки

Из всех пьезофорсунок отремонтировать можно только отдельные модели CONTINENTAL: для них выпускаются распылители. Ресурс форсунок этого производителя порядка 200 тыс. км.

Пьезофорсунки BOSCH имеют примерно такой же ресурс — 200 тыс. км., но ремонту и восстановлению не подлежат.

Пьезофорсунки DENSO считаются неремонтируемыми и в случае выхода из строя подлежат замене. Это дорогой неразборный механизм, правда, они считаются наиболее ресурсными из всех.

Пьезофорсунки DELPHI считаются весьма требовательными к качеству топлива и самыми недолговечными из всех представленных форсунок других производителей. Первые проблемы могут появиться уже спустя 140 тыс. км пробега.

Неремонтируемые, как и в случае с пьезофорсунками BOSCH и DENSO, всё, что доступно владельцу в случае поломки — снять распылитель и почистить ультразвуком, а затем провести стендовую диагностику.

Подробнее о признаках неисправностей топливных дизельных форсунок и способах их ремонта узнаете из статьи «Почему дизельные топливные форсунки выходят из строя и как их ремонтируют». 

 Советы по обслуживанию форсунок Common Rail 

Чтобы форсунки не засорялись и исправно работали, их важно периодически обслуживать. Периодичность обслуживания дизельных форсунок зависит от типа двигателя и варьируется от 500 до 5000 моточасов. Обслуживание сводится к чистке форсунок ультразвуком и промывке.

Желательно чистить топливные дизельные форсунки на стенде каждые 100 тыс. км пробега.

При возникновении признаков неисправностей топливной системы владелец должен сразу же обращаться в сервис и проверять работу каждой форсунки на диагностическом стенде. Если устанавливается, что проблема в форсунке, её разбирают и ремонтируют, заменяя повреждённые части. Правда, это возможно только если конструкция форсунки позволяет её разобрать, а в продаже имеются запчасти форсунки.

• Проще и дешевле всего обходится восстановление форсунок BOSCH, поиск запчастей не представляет проблем, можно заменить любую часть электромагнитной форсунки и буквально собрать новую на основе старой.
• С восстановлением электромагнитных форсунок DELPHI работают не все специалисты, найти запчасти не так просто. Зато в продаже есть распылители DELPHI и клапаны-мультипликаторы, позволяющие устранить неисправности самых ходовых частей форсунки.
• Ремонт электромагнитных форсунок DENSO обойдётся дороже всего, но сами по себе эти форсунки надёжнее и долговечнее конкурентов.

Основные враги долгожительства топливных дизельных форсунок — вода, сомнительное топливо и металлическая пыль и стружка, которую часто производит сам ТНВД, после того как его плунжерные пары пострадали от примесей в некачественном топливе. Отсюда основные рекомендации владельцам.

 Выбирать лучшее топливо из доступных 

Единственная заправка «из-под трактора» способна приговорить чувствительную топливную систему современных дизелей. Осадок, отложения и вода в топливе вызовут выход из строя всей топливной системы. Поэтому выбирайте только проверенные заправки и не заливайте в бак сомнительное ДТ.

 Не ездить «на лампочке» 

Пустой бак — прямая угроза того, что насос захватит со дна остатки топлива вместе с осадком и мусором, а затем передаст это всё в магистраль. Другая проблема — вместе с остатками ДТ насос может «хлебнуть воды», то есть конденсата на стенках пустого бака в холода. Это вызовет завоздушивание системы, плунжер начнёт работать «на сухую», ТНВД — «гнать стружку», и это быстро прикончит форсунки.

 Регулярно чистить топливную систему 

Непопулярная в нашей стране мера, тем не менее с учётом качества отечественного топлива — необходимая. Дело в том, что в нашем топливе большее сождержание серы, чем в европейском. Кроме того, в самом баке со временем накапливается грязь и песок: попадает с заправочным пистолетом, проникает с осадком топлива «из канистры» и так далее. Поэтому важно:

• регулярно чистить фильтр-отстойник;
• промывать топливный бак со снятием 1-2 раза в год.

 Не пользоваться присадками (ничего не заливать в бак, кроме топлива) 

Чрезмерно агрессивная химия в составе любых присадок и добавок в топливо, от антигелей до «очистителей топливной системы», убивает чувствительную топливную аппаратуру на раз-два.

Особенно вредят добавки в бак пьезофорсункам: из-за изменяемого после добавления присадки температурного режима сгорания топлива перекаливаются распылители, плавятся уплотнительные шайбы, деформируется форсунка.

Для подготовки к зиме достаточно заменить топливный фильтр и заправляться качественным зимним дизтопливом.

То же самое касается советов по добавлению в бак керосина, бензина и прочих иссушающих жидкостей: при работе детали ТНВД смазываются топливом, иссушаем топливо — вынуждаем плунжер работать «на сухую» — получаем металлическую пыль и стружку в магистрали и забитые распылители форсунок.  

 Менять топливный фильтр почаще 

В среднем рекомендуется менять топливный фильтр на дизельном ДВС раз в 10 тыс. км, вопреки рекомендациям производителя. Экономия на расходниках выйдет боком: при забитом фильтре в топливную систему попадают посторонние частицы, осадок и вода.

Для отдельных топливных систем CR специалисты вообще рекомендуют установить дополнительный фильтр тонкой очистки, чтобы задерживать микрочастицы, которые пропускает штатный топливный фильтр, тем самым спасти распылитель форсунки от поломки.

Также рациональным выглядит установка бандажа подогревания на топливный фильтр. Он позволит быстро прогреть топливо зимой, и хлопья парафина, циркулируя по системе, не повредят распылитель форсунки. Даже если такого бандажа фильтра нет, рекомендуется прогревать топливный бак и фильтр другими мерами: устройствами типа вебасто или по-дедовски, строительным феном.

 Итого 

Топливные дизельные форсунки Common Rail — надёжный совершенный механизм, требующий, однако, бережного обращения владельца. Простые электромагнитные форсунки подлежат ремонту независимо от производителя, а вот пьезоэлектрические, за редким исключением, считаются не подлежащими восстановлению.

Программа-минимум для продления ресурса форсунок — выбор качественного топлива, отказ от каких-либо добавок в бак, регулярная замена топливного фильтра и чистка топливной системы.

Также владельцу дизельного автомобиля будет полезно узнать о типичных проблемах топливных систем CR разных производителей:

• особенности топливных систем Common Rail BOSH мы рассматривали здесь;
• особенности топливных систем Common Rail DELPHI найдёте здесь;
• особенности топливных систем Common Rail DENSO рассматриваются в этой статье. 

Форсунки Common Rail найдёте в нашем каталоге

Посмотреть запчасти в наличии

Топливная аппаратура, Эксплуатация дизеля, Форсунки, Common Rail

Источник: https://www.dieselkraft.by/poleznaya-informatsiya/kak-obsluzhivat-forsunki-common-rail-chtoby-izbezhat-problem.html

Форсунки Common Rail — чистка и ремонт своими руками

Система Common rail известна с середины прошлого века, но практическое применение на автомобилях началось в 1997 году. Основное отличие этой системы от механического впрыска топлива заключается в электрическом управлении форсунками. Во многом эта система сходна с традиционным бензиновым инжектором с распределенным впрыском.

Устройство и принцип работы системы Common Rail

Система состоит из:

• различных датчиков, определяющих время впрыска, количество топлива и другие параметры;
• блока управления;
• электрического подкачивающего насоса, обеспечивающего бесперебойное снабжение соляркой топливного насоса высокого давления (ТНВД);
• топливного фильтра;
• электрического ТНВД, работа которого не зависит от количества оборотов двигателя;
• рампы (топливный аккумулятор);
• форсунок с электрическим управлением.

Вся система тщательно сбалансирована, благодаря чему происходит более точное дозирование топлива. На некоторых автомобилях используется многократная подача топлива в течение одного такта двигателя. Это позволяет еще сильней снизить токсичность выхлопа и обеспечить увеличение мощности мотора.

Датчики поставляют блоку управления информацию о режиме работы двигателя, фазах газораспределения, положении коленчатого вала, положении педали газа, температуры мотора. На основании этих данных блок управления определяет оптимальное давление в топливной рампе, регулирует его с помощью изменения режима работы ТНВД и вычисляет количество, время подачи и количество впрысков топлива. После чего подает управляющий сигнал на форсунки, которые и обеспечивают впрыск необходимого количества топлива в заданное время.

Как устроены форсунки 

В отличие от форсунок бензинового инжектора, которые работают при давлении в 2 – 5 атмосфер, минимальное рабочее давление форсунок Common rail составляет 250 атмосфер, а максимальное достигает тысячи атмосфер.

Управление клапаном подачи топлива при таких давлениях требует серьезного усилия, а чем выше усилие, тем крупней исполнительный механизм и больше инерционность системы.

Чтобы снизить инерционность и повысить быстродействие работы форсунок, в них использована схема, благодаря которой усилие, прижимающее иглу к седлу клапана и усилие отталкивающее иглу от седла, равнозначны. Это позволяет снизить необходимое для изменения положения иглы усилие и сделать всю систему менее инерционной, а значит, более быстродействующей.

Современные форсунки Common rail не только обеспечивают подачу топлива в необходимых количествах, но и сообщают блоку управления о своем состоянии. Благодаря этому блок управления эффективней регулирует подачу топлива. Часть форсунок оснащают электромагнитным приводом, другую часть пьезоэлектрическим. По эффективности оба вида форсунок одинаковы. Разница в том, что детали для ремонта электромагнитных форсунок достать гораздо легче и дешевле, чем для пьезоэлектрических.

Как чистить и ремонтировать форсунки Common Rail своими руками

Сложность самостоятельно прочистки форсунок заключается в том, что они составляют единое целое с остальными элементами системы питания двигателя, поэтому любое изменение характеристик форсунки вызывает неправильную работу всей системы. Поэтому после чистки форсунок необходимо с помощью специального устройства перепрограммировать блок управления, чтобы компенсировать изменение работы форсунок.

Поэтому любые работы, связанные с чисткой и ремонтом форсунок должны проводиться в условиях специализированной мастерской. Ведь проверить работу форсунок можно только с помощью специального стенда. Стенд покажет, насколько работа форсунок соответствует подаваемым на них сигналам. Также с помощью стенда определяют качество распыления топлива. Поэтому выполнить проверку в домашних условиях невозможно.

Регулярная проверка и чистка форсунок в условиях специализированной мастерской продлевает срок их службы до 150 – 250 тысяч километров. Средняя стоимость комплекта форсунок Common rail начинается с 30 тысяч рублей. Попытки сэкономить 1 – 2 тысячи на профессиональной промывке или ремонте, приведут к резкому сокращению срока службы форсунок и необходимости покупки нового комплекта.

Как подобрать и установить новые форсунки

При подборе форсунок необходимо учитывать тип и комплектацию топливной системы. Помочь в этом могут онлайн-каталоги и поиск по VIN-коду. Учитывая стоимость новых форсунок, желательно доверить их выбор тому же мастеру, который будет устанавливать их на автомобиль. Для установки форсунок недостаточно просто выкрутить старые и вкрутить на их место новые форсунки. Необходимо с помощью специального оборудования прописать новые форсунки и их параметры в памяти блока управления. Без этого добиться хороших показателей мощности, приемистости, токсичности выхлопа и расхода топлива, невозможно.

— Регулировка форсунки Common Rail

Источник: https://VipWash.ru/toplivnaya-sistema/forsunki-common-rail

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.

(4 4,25 из 5)
Загрузка…

Вам также может понравиться

Источник: https://TechAutoPort.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/common-rail.html

Изучаем Common Rail: всё путем

Первые серийные автомобили с этой системой, разработанной компанией «Бош», появились в 1996 году. Названием она обязана единой рампе, откуда горючее поступает к форсункам. Главное преимущество системы — достаточно высокое давление топлива во всех режимах работы двигателя, что способствует лучшему смесеобразованию в зоне горения и полному сгоранию. Сохранив умеренный аппетит предшественников, дизель CR лучше отвечает экологическим нормам, причем такой автомобиль зачастую динамичнее бензинового и почти так же малошумен.

Сердце системы — топливный насос высокого давления, компактное устройство с одним, двумя или тремя плунжерами и механическим приводом. Корпус ТНВД — из алюминиевого сплава, гильзы плунжеров стальные. Чтобы на холостом ходу и при малых нагрузках насос не гонял топливо зря, на некоторых трех-плунжерных автоматически отключается одна секция, а двухплунжерные регулируются дозирующими устройствами. К самому же ТНВД топливо подается из бака под давлением 6–7 бар подкачивающим насосом. Он либо шестерен

чатый и встроен в корпус ТНВД, либо электрический — в модуле топливозаборника или в магистрали.

Комплект для ремонта форсунок.Комплект для ремонта форсунок.

Уже в режиме прокрутки коленвала стартером ТНВД создает пусковое давление 350–400 бар. На минимальных оборотах холостого хода — до 500–600 бар, а при максимальной нагрузке — до 1300–1500 бар. Есть насосы с давлением и до 2000 бар. Его величину задает регулятор, расположенный на корпусе ТНВД либо на рампе и подчиненный электронному блоку управления двигателем. Выдавая команды, ЭБУ опирается на сигналы датчика давления в рампе.

По трубкам высокого давления топливо подается к форсункам, открывающимся под действием электрического сигнала. Есть два варианта конструкции — электромагнитная либо с пьезоэлементом. Первая поначалу не отличалась быстродействием, что и вынудило конструкторов искать альтернативу. В пьезофорсунке напряжение подается на пьезокристалл, который мгновенно расширяется. Золотник сжимает пружину, игла форсунки открывает путь топливу — и оно впрыскивается в камеру сгорания. Впрочем, конструкторы продолжают совершенствовать и электромагнитные устройства, — на современных двигателях успешно работают оба варианта.

Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.Современная форсунка — компактное, но непростое устройство.

О том, с какой тщательностью специалисты доводили рабочий процесс дизеля, говорит его малошумность. Так, предварительный впрыск перед основной дозой ощутимо смягчил воспламенение смеси — одно это сделало дизели CR молчаливее предшественников. Есть в дизелях CR и «послевпрыск». Его роль служебная — очищать сажевый фильтр. Дополнительная порция топлива, не сгорая в цилиндрах, поступает в фильтр и разогревает его до температур, при которых сажа полностью выжигается.

ДИАГНОСТИРУЕМ

Есть минимум оборудования, без которого приступать к работе неразумно. Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов. Особых дизельных сканеров нет, есть универсальные, то есть для широкого круга автомобилей, либо дилерские — на определенную марку. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен осциллограф. Но он дорог, выгоднее купить сканер с дополнительной функцией осциллографа.

Давление топлива проверяют манометрами. Низкое — механическим, со шкалой до 10 бар, а высокое — специальным прибором с переходниками и диапазоном не ниже 2000 бар. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, нужен свой набор.

Алгоритм поиска неисправности зависит от характера отказа. Если двигатель не заводится (электронные блокировки и забытые секретки не в счет), проверяем целостность привода ГРМ. Если стартер вращает коленвал с усилием, это неплохо для владельца, а если без сопротивления, порадуются ремонтники: работа предстоит дорогостоящая. Ведь дизельные двигатели «втыковые» — при разрушении привода ГРМ поршни гнут клапаны, а дальше как повезет.

Если привод ГРМ в порядке, переходим к проверке топливоподачи. Электрический подкачивающий насос вступает в работу с поворотом ключа. При износе или повреждении этого насоса меняется потребляемая им мощность, ЭБУ фиксирует это как неисправность и записывает в память системы ее код. Но полностью полагаться на электронику не стоит, поэтому подключаем манометр к магистрали низкого давления. (У механического подкачивающего насоса для удобства контроля есть штуцер.) Если здесь давление в норме, переходим к ТНВД.

Проверим давление топлива в рампе в режиме прокрутки коленвала стартером. Эта часть системы оснащена датчиком давления топлива, — воспользуемся его услугами. Подключаем к диагностическому разъему сканер и находим нужный параметр. Если он ниже нормы, ищем, где скрывается неисправность. Виноваты могут быть форсунки, электромагнитные клапаны (регуляторы) и сам ТНВД.

Схема системы питания дизеля «коммон рейл»:

1 — топливоподкачивающий насос;

2 — топливный фильтр; 3 — ТНВД;

4 — клапан дозировки; 5 — датчик

давления топлива; 6 — топливная

рампа; 7 — регулятор давления

топлива; 8 — форсунки.

РЕМОНТИРУЕМ

Восстановление работоспособности насоса по силам лишь специализированной мастерской — с квалифицированным персоналом и диагностическим оборудованием. Стоимость ремонта — от 7 тыс. руб., дальше зависит от сложности. При некоторых повреждениях разумнее купить новый ТНВД. Обычная цена, около 30 тыс. руб., шокирует прижимистого дизелиста, оттого в ходу отремонтированные или восстановленные изделия.

Дизель CR с большим пробегом часто невозможно пустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Утечка топлива через ее клапан не позволяет давлению в рампе подняться до пусковых значений. Для проверки давления при пуске есть специальный диагностический набор. В него входят контрольный манометр, датчик давления, трубки для подключения, заглушки вместо исполнительных механизмов и мерные емкости обратного слива.

ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.ТНВД с клапаном отключения плунжерной секции в разрезе.

Изношенные форсунки разумно менять комплектом. Разброс цен очень велик: в зависимости от модели и фирмы-производителя, стоят они от 8 тыс. до 25 тыс. руб. за штуку.

Характеристики каждой новой форсунки необходимо записать в память блока управления двигателем, ибо нет двух форсунок с одинаковой производительностью. Разная же не только плохо отражается на равномерности работы двигателя и его динамических нагрузках, но и ухудшает характеристики автомобиля.

Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. А владелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Эти проблемы наиболее сложны, ибо требуют оценки точности измерения расхода воздуха или работы наддува, эффективности работы рециркуляции, системы выпуска отработавших газов, включая сажевый фильтр (DPF) и нейтрализатор. Впрочем, ныне эти технологии отлично освоены мастерами диагностики.

Благодарим компанию «Бош»

за помощь в подготовке материала.

Изучаем Common Rail: всё путемИзучаем Common Rail: всё путем

Источник: https://www.zr.ru/content/articles/537052-izuchajem_common_rail_vso_putem/

Устройство форсунки Common Rail

3886 Просмотров

• 1 Поломки
• 2 Как ухаживать
• 3 Подводим итоги

Все знают, что топливо в камеру сгорания попадает через форсунки, этот принцип был разработан изначально. В данной статье будут рассмотрены форсунки Common Rail для дизельного двигателя. Также многие знают о том, что они считаются одними из самых капризных элементов топливной системы. Для того, чтобы вся топливная система исправно работала, ее нужно постоянно прочищать. За ресурсом насоса высокого давления нужно также постоянно следить.

Устройство

Форсунки Common Rail устроены так, что топливо изначально попадает в корпус форсунки через специальное отверстие. Далее топливо сохраняется в форсунке до тех пор, пока не будет подан сигнал, после чего в камере падает давление, и игла, которая блокировала доступ топлива в камеру сгорания, поднимается, и топливо впрыскивается в цилиндры. В состав системы Коман Рейл входят:

• топливный насос высокого давления (ТНВД);
• дозирующий топливный клапан;
• контрольный клапан, который регулирует давление топлива для дизеля;
• форсунки;
• топливные магистрали дизеля;
• топливная рампа.

ТНВД предназначен для того, чтобы подавать дизель в камеру сгорания под определенным давлением и в определенный цикл времени по определенному принципу работы. Порцию дизеля ТНВД определяет по принципу нагрузок, которые возлагаются на коленчатый вал в процессе работы. Дозирующий топливный клапан регулирует количество топлива, которое нужно подать в цилиндры. Контрольный клапан все это пропускает и регулирует давление, под которым будет подано топливо.

Форсунки подают топливо в камеру сгорания, которое по топливным магистралям добралось до них. Топливная рампа здесь служит для того, чтобы дизель равномерно разошелся во все форсунки.

Поломки

Как известно в автомобиле нет системы, которая бы никогда не ломалась. Топливная система дизеля не является исключением. Стоит отметить, что каждое устройство этой системы очень важно, иначе двигатель может просто не запуститься. В топливном механизме сломаться может любое устройство.

Когда в негодность придет ТНВД, то топливо не будет попадать, и автомобиль не заведется. Основной причиной поломок топливного насоса высокого давления считается то, что в насосе в негодность приходят компоненты.

Самой частой причиной поломки насоса считается, что насос стал меньше подавать топлива. Это произошло из-за того, что он старый, и со временем все шестеренки и механизмы в корпусе насоса устарели, теперь они не так плотно соприкасаются, а также в корпусе отложились все мелкие части, которые отломились от шестеренок и мешают работать насосу. Из-за этого ресурс насоса уменьшается, и скорее всего, потребуется покупать новое устройство.

Вторым, что часто ломается в топливной системе – это форсунки. Самой распространенной проблемой считается то, что форсунки забываются в ходе работы и их постоянно нужно прочищать. Главный признак, почему форсунки Common Rail засорились, – это плохой запуск двигателя. Происходит это по причине того, что снижается давление. Теперь двигатель запускается хуже, и едет куда медленнее.

Когда ресурс форсунок теряется, их следует либо прочистить, либо заменить. Неровный ход работы двигателя даже на холостом ходу может говорить о том, что форсунки забитые, или скоро выйдет из строя насос. Если случилось так, что форсунки оказались забитыми, то можно прочистить их одним из двух способов.

Первый способ – это прочистка, не снимая с двигателя, а вторая – в ультразвуковом стеллаже, но для этого потребуется снять форсунки с двигателя.

Как ухаживать

Стоит отметить, что если машина дорогая, то и запчасти на нее дорогие. Поэтому покупая новый, хороший автомобиль, готовьтесь его содержать. Для того, чтобы правильно работала система впрыска Common Rail, ее нужно периодически промывать.

На сегодняшний день на прилавках автомобильных магазинов есть много различных средств не только для дизельных двигателей, но и для бензиновых, поэтому вопроса о том, чем мыть, возникнуть не должно. На самом деле российские производители моющих средств не достигают желаемого уровня качества.

Эта компания выпускает качественную продукцию, которую можно найти на прилавке ближайшего автомобильного магазина. Период между чистками должен составлять 15-20 тысяч километров. После каждой прочистки рекомендуется заливать в бак средство для защиты клапанов.

Подводим итоги

В статье кратко описан принцип работы форсунок Коммон Реал для дизельного двигателя. Мы постарались более подробно описать, какие поломки бывают в топливном механизме, и как работает система впрыска Common Rail. Еще в тексте описан принцип, по которому работает ТНВД и форсунки Коммон Рейл, их ресурс, всевозможные поломки и важные процедуры, которые лучше совершать для того, чтобы поддерживать полноценную работу топливной системы дизеля. Также предоставлена информация о том, какое средство лучше использовать для промывания дизеля или бензинового двигателя.

Источник: https://portalmashin.ru/service/engine/ustrojstvo-forsunki-common-rail.html

Самостоятельное восстановление форсунок дизеля (система Common Rail)

Сегодня система Common Rail применяется практически во всех современных автомобилях, независимо от того, дизельные в них двигатели или бензиновые. У этого явления есть объяснение: система очень эффективна и надёжна. Но далеко не каждый автолюбитель чётко представляет себе, как она работает, когда нужно восстановление или замена детелей этого типа. Да и о ремонте форсунок в этой системе у многих весьма поверхностное представление. Разберёмся в этих моментах подробнее.

Что такое система Common Rail

Система Common Rail на сегодняшний день является самым последним этапом развития дизельных и бензиновых моторов с прямым впрыском топлива. Особенностью системы является то, что процесс впрыска и процесс нагнетания давления в топливной рампе происходят отдельно друг от друга.

На сегодняшний день топливная система Common Rail считается передовой

То есть сначала топливо под высоким давлением скапливается в рампе, а затем порциями подаётся на форсунки для последующего распыления в камерах сгорания. В рампу топливо нагнетается топливным насосом высокого давления (ТНВД), а управляется система Common Rail электронным блоком управления (ЭБУ).

Отличие Комон Рейл от бензиновых топливных систем

Главное отличие системы Common Rail от бензиновых систем подачи топлива заключается в её невероятной гибкости. Автолюбитель может очень тонко настроить как параметры впрыска, так и уровень давления в топливной рампе в зависимости от режима работы мотора. Всё, что для этого нужно — изменить настройки ЭБУ автомобиля.

Изменение настроек позволяет удовлетворять постоянно ужесточающиеся требования к токсичности выхлопных газов, к уровню шума мотора и к его экономичности. Бензиновые системы подобной гибкости не могут обеспечить в принципе.

Чтобы изменить хотя бы один из вышеуказанных параметров и подогнать его к желаемому значению, владельцу бензинового мотора придётся очень долго его регулировать.

Основные типы форсунок, используемые в этой системе

В системе Common Rail используются различные типы деталей этого типа Они отличаются как по конструкции, так и по рабочим характеристикам. Перечислим наиболее популярные модели.

Пьезоэлектрическая

Подавляющее большинство моторов с системами Common Rail используют именно пьезоэлектрические форсунки, поскольку они считаются передовыми и имеют множество достоинств.

Исполнительный механизм пьезоэлектрической форсунки основан на компактном пьезоэлементе

Как видно из названия, исполнительный механизм выполнен на основе пьезоэлемента. Использование такого элемента даёт целый ряд плюсов:

• форсунка с пьезоэлементом переключается в 8 раз быстрее по сравнению с аналогами, выполненными на основе электромагнитных клапанов;
• игла в ней весит на 70% меньше;
• такая деталь в течение одного рабочего такта двигателя может впрыснуть топливо несколько раз;
• топливо, впрыскиваемое ней, очень точно дозируется.

Электромагнитная

Электромагнитные форсунки используются преимущественно в бензиновых двигателях. Игла в ней приводится в движение с помощью пружины и электромагнита, причём за один рабочий такт двигателя деталь может произвести лишь один впрыск топлива. С конструкцией этого устройства можно ознакомиться на рисунке ниже.

:  Что делать, если автомобиль попал в яму?Электромагнитные форсунки Common Rail используются преимущественно в бензиновых двигателях

Следует отметить, что по точности дозирования топлива электромагнитная существенно уступает пьезоэлектрической. Этот показатель напрямую зависит от типа системы управления. Например, если автомобиль оборудован современным ЭБУ, точность дозирования бензина повышается на 10–12%. Есть определённая погрешность и во временных показателях электромагнитных форсунок. Например, игла форсунки может удерживать канал распылителя открытым в течение 2–2.5 мс с погрешностью в 6%. Этот показатель весьма далёк от идеала.

Основные неисправности форсунок

Практически все неисправности, возникающие как в дизельных, так и в бензиновых форсунках, связаны с их засорением. И вопрос сводится лишь к тому, как именно в распылителе возник засор.

Стук

Так называемый стук — неисправность, возникающая вследствие закоксовывания отверстий распылителя. Дело в том, что эта деталь регулярно подвергается воздействию высоких температур. Если водитель постоянно использует некачественное топливо, на распылителях скапливаются смолистые отложения.

Распылитель форсунки Common Rail вышел из строя из-за некачественного топлива

Постепенно поверхность этих отложений покрывается твёрдым нагаром, а в подаче топлива начинаются перебои. Именно в этот момент механизм начинает «стучать». Вот признаки его стука:

• мощность двигателя существенно снижается;
• увеличение оборотов двигателя приводит к рывкам и провалам;
• на низких оборотах мотор работает нестабильно и часто глохнет;
• токсичность выхлопных газов увеличивается в два, а иногда и в три раза.

Для устранения устройство необходимо промыть. Вот основные способы промывки:

• промывка с помощью особых топливных присадок;
• промывка на стенде (для этого детали придётся снимать).

Течь

Течь форсунки обычно возникает из-за разрушения уплотнительного кольца, находящегося под ней. Любая, даже самая незначительная трещина в этой детали ведёт к утечке, так как давление в топливопроводе очень высокое. Кроме того, из-за разрушившегося кольца топливная система утрачивает герметичность и начинается и начинается подсос воздуха в камеру сгорания двигателя.

Из-за разрушения уплотнительного кольца форсунка Common Rail может потечь

Вот признаки того, что форсунка потекла:

• при осмотре двигателя вокруг детали видны характерные маслянистые потёки;
• двигатель очень трудно завести;
• запущенный двигатель работает с перебоями и характерными хлопками.

Ремонт

Дизельные форсунки ремонтируют тогда, когда промывка оказалась безрезультатной. Весь ремонт, в сущности, сводится к замене закоксованного распылителя. Если проблема не исчезла, заменяется и обратный фильтр детали. Для работы нам потребуются следующие инструменты:

• ремкомплект для Common Rail (состоит он из нового распылителя и обратного фильтра);
• набор рожковых ключей;
• спецсъёмник для этих деталей.

Последовательность ремонта

1. Съёмник устанавливается на извлекаемую форсунку.
   Для извлечения форсунок Common Rail лучше всего пользоваться фирменным съёмником
2. В съёмник вставляется шток, на шток накручивается гайка с левой резьбой (эти штоки и гайки поставляются в комплекте с фирменными съёмниками).
   На форсунку Common Rail устанавливается шток и гайка с левой резьбой
3. Рожковым ключом на 36 гайка ослабляется. Вместе с ней ослабляется и сам ремонтируемый элемент.
4. Теперь деталь вручную выкручивается из гнезда.

   Предварительно ослабленная форсунка Common Rail извлекается вручную

5. На неё со стороны фильтра надевается рожковый ключ на 17, на крышку распылителя надевается ключ на 13. После чего ключ на 17 удерживается, а крышка распылителя ослабляется другим ключом.
6. Теперь ослабленная ключами крышка распылителя откручивается вручную.
   Предварительно ослабленная ключами крышка распылителя форсунки Common Rail откручивается вручную
7. Из крышки аккуратно извлекается старый распылитель и заменяется новым.

   С форсунки Common Rail снимается старый загрязнившийся распылитель

8. Из второй части извлекается обратный клапан.
   Обратный клапан форсунки Common Rail можно снять после извлечения распылителя
9. Из обратного клапана извлекается возвратная пружина.
   Возвратная пружина форсунки Common Rail извлекается из обратного клапана
10. Обратный клапан заменяется новым.
    Снятый обратный клапан форсунки Common Rail заменяется новым, из ремкомплекта
11. После этого производится обратная сборка.

:  2014 Lexus IS 300h

Промывка своими руками

Вначале рассмотрим наиболее приемлемый для автолюбителя вариант: промывка форсунок без их снятия с автомобиля. Для проведения этой процедуры потребуются следующие вещи:

• промывочная жидкость Wynns;
• пустая пластиковая бутылка ёмкостью 1.5 л;
• шланг резиновый длиной 1.5 м;
• 2 соска для автомобильных колёс;
• компрессор автомобильный;
• фильтр для инжектора, 1 штука;
• хомуты стальные для шланга, 4 штуки.

Последовательность промывки

Перед началом промывки придётся собрать простейшее моющее устройство, которое будет работать как капельница для больного.

1. Резиновый шланг разрезается на две части. Конец первой половики шланга надевается на штуцер рампы. Ко второму концу этой половинки подключается фильтр от инжектора.
   Инжекторный фильтр для тонкой очистки топлива, подключается к бутылке
2. В пробке и донышке бутылки высверливается пара отверстий, в которые устанавливаются колёсные соски. Из соска, установленного в донышке, выкручивается ниппель, а затем к нему подсоединяется конец второй половинки шланга. А другим концом этот шланг подсоединяется к выходу инжекторного фильтра.
   Соски для колёс автомобиля, которые будут установлены в отверстия бутылки
3. В результате получается конструкция, представленная на фото ниже.
   Самодельная промывочная система для форсунок Common Rail, сделанная из бутылки
4. Теперь нужно обязательно открыть топливный бак машины (это делается для того, чтобы полностью сбросить давление в топливной системе).
5. В бутылку заливается жидкость для промывки, затем к соску в горлышке подключается шланг автомобильного компрессора и фиксируется хомутом.
   Промывочная жидкость для форсунок от фирмы Wynns — оптимальный выбор при самостоятельной промывке
6. Компрессор включается. Давление не должно превышать 3 атмосферы.
7. Автомобиль заводится и работает на холостых оборотах до тех пор, пока вся промывочная жидкость не будет израсходована.
8. Когда двигатель заглохнет, ему необходимо дать остыть в течение 30 минут. После этого в бутылку заливается оставшаяся промывочная жидкость, а весь процесс повторяется до новой остановки мотора.

Стенд для промывки форсунок

Если самостоятельная очистка не дала результатов, то автовладельцу придётся использовать стенд. Изготовить такое оборудование в условиях гаража не представляется возможным. Поэтому автовладельцу придётся обращаться в специализированный сервисный центр, в котором такие стенды есть.

Промывочный стенд BLUSTAR, используется в большинстве современных автосервисов

При стендовой промывке все детали извлекаются из двигателя, устанавливаются на стенд, где и промываются в специальном сольвенте. Помимо этого они обрабатываются ультразвуком. Такой комплексный подход обеспечивает удаление даже самых стойких и твёрдых загрязнений.

Промывочные стенды для форсунок фирмы BOSCH стали появляться в сервисах относительно недавно

В большинстве центров промывка производится на стендах фирм BOSCH и BLUSTAR. Стоимость стендовой промывки форсунок варьируется в пределах от 1000 до 1800 рублей.

Итак, отремонтировать и промыть форсунку вполне можно и самостоятельно, если только случай не тяжёлый. Ну а если загрязнения оказались очень стойкими и их не взяла даже качественная промывочная жидкость, остаётся лишь один вариант: снимать детали и нести их в сервисный центр, на ультразвуковой стенд.

Копирайтер с пятилетним стажем.

Источник: https://auto-gl.ru/samostoyatel-noe-vosstanovlenie-forsunok-dizelya-sistema-common-rail/

Система впрыска Common Rail

В описании практически любого современного автомобиля, оснащенного дизельной силовой установкой, можно увидеть информацию, что в двигателе используется система впрыска Common Rail. Причем встречается она на любой технике, использующей этот вид топлива, от легковых автомобилей до карьерных и сельскохозяйственных машин. Но далеко не все знают, в чем особенность этой системы, благодаря чему она получила такое широкое распространение и какие у нее достоинства и отрицательные качества.

Система впрыска Common Rail сейчас считается самой передовой технологией обеспечения подачи дизтоплива в дизельных силовых установках. Появилась она сравнительно недавно, первый автомобиль, оснащенный этой системой, выпустили в 1997 году. Но при этом Common Rail стремительно набрал популярность и практически все дизельные установки им сейчас оснащаются. Помимо указанного названия, имеется еще одно – аккумуляторная топливная система.

Особенность системы, ее составные части

Если в целом посмотреть на устройство Common Rail, то можно обнаружить очень сильное сходство с инжекторными бензиновыми системами питания, особенно непосредственного впрыска. По сути, конструкторы просто позаимствовали все положительные качества, которыми обладает инжектор, и перенесли их на дизельную установку, но с учетом особенностей работы этого типа мотора.

Отличие дизельного двигателя от бензинового

Особенность этой системы, по отношению к классической механической, заключена в предварительном аккумулировании давления топлива перед подачей его в цилиндры. Отсюда и название – аккумуляторная топливная система.

Как и ранее на дизельных моторах, система питания делится на два контура – низкого и высокого давления. Дополнительно в конструкцию Common Rail добавили электронную часть, осуществляющей контроль и управление исполнительной частью.

Контур низкого давления

Эта составляющая конструктивно практически не изменилась. В его состав входят:

• бак,
• фильтрующие элементы (грубой и тонкой очистки);
• насос подкачки топлива;
• топливные трубопроводы.

Контур низкого давления

Дополнительно в этот контур включены еще некоторые детали – охладитель и подогреватель топлива, а также отсекатель. Об этих составных частях – ниже.

Контур высокого давления

А вот этот контур конструктивно значительно изменился, поскольку в него добавились новые составные элементы. Устройство этой части включает в себя:

• ТНВД;
• магистраль высокого давления;
• центральный магистральный трубопровод (рампа);
• форсунки;
• датчик и клапан регулировки давления.

Контур высокого давления

Суть этой конструкции заключена в том, что насос высокого давления качает топливо не к каждой форсунке по отдельности, как это было в механической системе, а закачивает его в магистральный трубопровод (рампу). А уже из нее оно подается на форсунки.

Использование в конструкции рампы позволяет поддерживать давление дизтоплива перед подачей в требуемом значении, при этом обороты мотора не оказывают на него никакого влияния. Это свою очередь оказывает положительное влияние на процесс подачи топлива при разных режимах функционирования мотора.

Основными рабочими элементами в этом контуре, как и раннее, являются ТНВД и форсунки.

Насос имеет механический привод, а количество плунжерных пар, создающих давление, может варьироваться от 1 до 3. Примечательно, что в таком насосе, поскольку нет надобности качать для каждой форсунки, на некоторых режимах плунжерные пары могут отключаться.

А вот форсунки конструктивно изменились. В Common Rail применяются электрогидравлические форсунки, оснащенные электромагнитными или пьезоэлектрическими клапанами управления. Применение их позволило обеспечить многократный впрыск, повышающий эффективность работы силовой установки.

Электронная составляющая

Что касается электронной части, то она практически полностью идентична используемой на инжекторных моторах. То есть, состоит она из электронного блока управления и ряда датчиков:

• давления в магистральном трубопроводе;
• скорости вращения коленвала;
• положения акселератора (педали газа);
• расхода воздуха;
• лямбда-зонда;
• температуры дизтоплива и воздуха.

На некоторых моторах применяется еще ряд других датчиков. Назначение электронной части идентично бензиновому мотору. Датчики передают информацию о работе систем и механизмов силовой установки и ряд других параметров. Поступающие данные блок сравнивает с табличными, занесенными в память, и на основе этого подает импульс на срабатывание форсунок.

Принцип действия

Теперь о том, как работает Common Rail. Первый контур особо рассматривать нечего. В его задачу входит очистка и подача топлива к ТНВД. Единственное, что можно отметить, так это то, что топливоподкачивающий насос может быть механическим, интегрированным в ТНВД, или же электрическим, установленным отдельно в топливную магистраль.

Принцип работы ТНВД тоже остался прежним. Имеющиеся в конструкции плунжерные пары при работе сжимают дизтопливо, из-за этого повышается давление, и выталкивают его дальше. Но если раннее, в классической системе, водитель регулировал количество дизтоплива, которое будет подвергаться сжатию, то в Common Rail такой надобности нет. В ней плунжерные пары работают со определенными порциями топлива, которые не изменяются. Единственное, на создаваемое насосом давление может повлиять блок управления, при надобности отключив плунжерную пару.

Из ТНВД дизтопливо, уже сжатое, по магистрали подается в рампу. За счет установленных на этой рампе датчика и клапана регулировки осуществляется аккумуляция (наращивание) давления до требуемых значений.

Помимо аккумуляции давления, рампа выполняет еще одну функцию – сглаживает «толчки» дизтоплива, закачиваемого насосом и устраняет колебания давления при его падении при впрыске.

Топливо сливается не напрямую, а проходит через охладитель, поскольку при сжатии оно достаточно сильно разогревается. Что касается подогревателя, то он включен в первый контур и обеспечивает нагрев дизтоплива для повышения его текучести при сниженных температурах окружающей среды. В задачу же отсекателя входит прекращение подачи дизтоплива на ТНВД в случае возникновения нарушения в системе.

Топливная рампа посредством магистралей соединена с всеми форсунками. А далее уже при надобности происходит открытие той или иной форсунки для впрыскивания порции дизтоплива в камеру сгорания.

Особенности работы форсунок

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

Электрогидравлическая форсунка

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

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

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.

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.

Достоинства и недостатки

Несмотря на то, что эта система питания дизеля, сравнительно «молодая», но уже существует несколько ее поколений. Причем разница между ними сводится лишь к давлению впрыска. Ведь чем оно выше, тем лучше наполняемость цилиндра за единицу времени (форсунка сможет больше впрыснуть), а это в свою очередь – больший выход мощности. Так, у первого поколения Common Rail рабочее давление составляло 1350 Бар, а у четвертого – уже 2200 Бар.

Система впрыска Audi 3-го поколения

Широкое распространение эта система питания получила благодаря ряду преимуществ перед классической:

1. Высокая точность дозировки топлива. Электронный блок полностью контролирует параметры работы силовой установки и мгновенно реагирует на изменение режима работы, подстраивая под него подачу топлива. Тем самым достигается еще большая экономичность двигателя при лучшем выходе мощности.
2. Давление в системе поддерживается в строго заданных параметрах, что обеспечивает нормальное наполнение цилиндров независимо от скорости вращения коленчатого вала и режима работы (особенно это важно на холостом ходу, и при малых оборотах).
3. В этой системе не требуется подстраивать работу ТНВД под рабочие циклы, его задача – лишь нагнетать в рампу топливо, а за всем остальным следит ЭБУ. К тому же ТНВД конструктивно проще, поэтому легче поддается ремонту.
4. Возможность использования многократного впрыска. Многоразовая подача топлива за один рабочий цикл обеспечивает оптимизацию процессов сгорания в камере сгорания, что снижает шумность работы мотора и повышает его экологичность.

Благодаря таким преимуществам эта система питания и стала столь востребованной, тем более, что она полностью вписывается в нормы экологичности Евро-4.

Но и без недостатков не обошлось. Они у этой системы такие:

• Более сложная конструкция форсунок сказывается на ресурсе их работы;
• Система в случае разгерметизации контура высокого давления полностью перестает функционировать. Если раннее зависание одной из форсунок в открытом положении становилось причиной перебоев, но сам двигатель продолжал работать, то в Common Rail при заклинивании клапана управления сработает отсекатель и мотор прекратит работать;
• Система питания Common Rail более требовательна к чистоте топлива.

Пока система Common Rail считается самой лучшей для использования на дизельных двигателях, и альтернатива ей вряд ли скоро появиться.

Источник: http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/sistema-vpryska/sistema-vpryska-common-rail.html