Common rail принцип работы: Изучаем Common Rail: всё путем — журнал За рулем

Топливная система COMMON RAIL – что это такое?

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.

Компоненты системы common rail — Denso

Дизельные компоненты DENSO обеспечивают стабильную подачу топлива высокого давления в точном количестве и в точное время.

Типы

Компания DENSO поставляет следующие компоненты:

• ТНВД типов HP2, HP3, HP4
• Форсунки common rail
• Электро-магнитные клапаны для ТНВД типов HP2,HP3,HP4

Насосы ТНВД

Насосы ТНВД для систем common rail разработаны в соответствии со строгими требованиями по ограничению вредных выбросов в атмосферу. Дизельная система common rail состоит топливного насоса высокого давления, топливной рампы, форсунок с электронным управлением, различных датчиков для наблюдения за текущими параметрами двигателя и блока управления всеми этими устройствами.

Насос ТНВД приводится в движение двигателем и подает топливо под высоким давление в топливную рампу. На топливной рампе смонтированы форсунки, по одной на каждый цилиндр двигателя, которые подают топливо в камеру сгорания.

Дизельные инновации DENSO

Находясь на острие дизельных технологий, научно-исследовательские подразделения DENSO позволяют разрабатывать и выпускать все более эффективные, мощные и надежные дизельные двигатели с низким уровнем загрязнения окружающей среды. 

Наши достижения:

• 1995: DENSO разработала первую в мире дизельную систему сommon rail
• 2002: DENSO представила первую в мире дизельную систему сommon rail с давлением впрыска 1800 бар
• 2005: DENSO представила первую в мире дизельную систему сommon rail с давлением впрыска 1800 бар и пьезоэлектрическими высокоточными форсунками, которые обеспечивают лучшие характеристики сгорания, экономичности и безопасности для дизельных двигателей

Common Rail.

Принцип действия и преимущества технологии подачи топлива Common Rail

Common Rail (англ. общая магистраль) — это технология подачи топлива в дизельных двигателях непосредственного впрыска. Систему разработала немецкая корпорация Bosch. Массово на легковые автомобили стала устанавливать в 1997 году. Первооткрывателями здесь стали такие модели, как Alfa Romeo 156 JTD и Mercedes-Benz 220 CDI.

Технология характеризуется тем, что под высоким давлением, которое может меняться в зависимости от режима двигателя, в общую топливную магистраль посредством насоса происходит нагнетание горючего. Одной из причин создания такой системы явилась необходимость увеличить мощность дизельных двигателей, снизить показатели расхода ГСМ, повышенного шума мотора и вредных веществ, которые выбрасываются в атмосферу с выхлопными газами.

Common Rail имеет следующие основные элементы: топливный насос высокого давления (ТНВД), контрольный клапан регулирования давления топлива, клапан дозировки горючего, топливная рампа, топливопроводы, форсунки.

Принцип действия

Посредством управления клапаном дозировки топлива в насос высокого давления поступает определенная порция горючего, отмеряемая блоком управления дизеля, исходя из данных сигналов датчиков. Затем оно оказывается в топливной рампе, где регулятор давления обеспечивает определенный уровень давления. Далее по команде блока управления топливо поступает к форсункам, и после открытия клапана на определенный промежуток времени начинается впрыск. На протяжении цикла работы дизельного двигателя система Common Rail обеспечивает многократный впрыск солярки (предварительный, основной и дополнительный).

В аккумуляторной топливной системе Common Rail процессы создания давления и впрыск горючего в камеру сгорания осуществляются раздельно. Создаваемое высокое давление не зависит от частоты вращения коленвала, а также количества впрыскиваемого топлива, которое перед впрыском поступает сначала в аккумулятор. Электронный блок управления обеспечивает угол опережения впрыска, подавая сигнал к клапанам, за счет чего посредством форсунки в каждый цилиндр поступает топливо.

Цикловая подача топлива зависит непосредственно от действий водителя.

Концерн Bosch выпускает систему впрыска Bosch Common Rail, которой на сегодняшний день все чаще оснащаются грузовые автомобили. Основное преимущество технологии связано с тем, что она обеспечивает мягкую работу двигателя. Благодаря точному электронному управлению, а также высокому давлению впрыска солярки его сгорание в цилиндре максимально, что позволяет говорить об оптимальном режиме работы дизеля. Расход горючего сокращается, а уровень выбросов токсических веществ становится гораздо ниже.

Преимущества данной топливной системы заключаются в высокой мощности, низком расходе топлива, превосходной динамике, высоком крутящем моменте, отсутствии шумов, вибраций. Также следует отметить довольно быстрый ремонт, который производится в сервисном центре дешевизну себестоимости и высокий уровень надежности.

форсунки common rail

Форсунки common rail, которые начали устанавливаться на дизельные иномарки ещё с 90-х годов прошлого века, заменили со временем более простые механические дизельные форсунки, срабатываемые от давления топлива. И сейчас под капотом почти любой дизельной иномарки (кроме более старых машин) установлены форсунки такого типа. В этой статье будет подробно описан принцип работы и устройство современных дизельных форсунок системы common rail, какие они бывают и другие нюансы.

Для начала следует сказать, что инженеры многих автомобильных держав ещё в 70 годах начали разрабатывать форсунки подобного типа, причём довольно успешные работы проводились и в Советском Союзе. Но первые промышленные образцы, которые удалось поставить на поток примерно в 1997 году, удалось разработать фирме «Robert Bosch», причём совместно с фирмами GmbH, Elasis и Fiat.

Если быть точным, то форсунки для дизелей с системой common rail бывают двух основных типов: электро-гидравлические и пьезо-электрические. Оба типа применяются на современных дизелях и оба типа форсунок будут подробно описаны ниже.

Устройство и принцип работы форсунки common rail.

Устройство электро-гидравлической форсунки показано на рисунке 1. Из топливной рампы (рейки) дизельное топливо поступает по трубопроводу высокого давления в форсунку через входной штуцер 4. Затем через канал 10 и жиклер 7 топливо поступает в так называемую камеру гидро-управления 8. Эта камера соединяется с линией обратки через жиклер 6, который открывается и закрывается с помощью селеноидного электро-клапана.

Рис. 1 — электро- гидравлическая форсунка . А — форсунка закрыта, Б — форсунка открыта (впрыск). 1 — сливной канал обратки, 2 — клемма (электроразъём), 3 — электромагнитный клапан (селеноид), 4 — впускной канал (штуцер трубопровода высокого давления), 5 — шариковый клапан, 6 — жиклер, 7 — жиклер впускного канала, 8 — гидрокамера, 9 — плунжер, 10 —  топливный канал, 11 — запорная игла форсунки.

Если жиклер 6 перекрыт, то силы давления топлива, которые воздействуют на управляющий плунжер 9, гораздо больше силы давления, приложенного к конусу в средней части запорной иглы 11 (давление давит на иглу снизу, и стремиться приподнять её, но это давление пока меньше давления, воздействующего сверху на плунжер 9 и иглу 11). От этого запорный конус иглы достаточно плотно прижат к своему седлу и надёжно перекрывает поступление топлива, находящегося под большим давлением, в камеру сгорания двигателя.

Но когда подаётся электро-сигнал на управляющий селеноид электроклапана, жиклер 6 тут же открывается, при этом давление в камере гидро-управления мгновенно снижается и сила давления топлива, давящая на плунжер 9 сверху тоже снижается. И теперь сила давления, действующая на плунжер 9 сверху, становится меньше, чем сила давления топлива, воздействующего на запорную иглу снизу.

При этом сила давления, действующего на запорную иглу снизу, ещё и преодолевает сопротивление пружины, указанной красной стрелкой на рисунке 1 а. А значит в этот момент конус иглы отделяется от своего седла и топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя.

Описанное выше воздействие на запорную иглу форсунки, с помощью разности давления (так называемая мультипликаторная система, работающая с помощью управляющей дозы топлива), позволяет мгновенно воздействовать на иглу, очень быстро отрывая конус иглы от её седла, для возникновения впрыска топлива, что невозможно было бы сделать с помощью прямого воздействия электрического клапана на иглу (селеноид электроклапана срабатывает гораздо медленнее).

При этом так называемая управляющая доза топлива, с помощью которой игла открывается мгновенно, не впрыскивается в камеру сгорания, а направляется обратно, через жиклер 6 гидро-управляющей камеры в трубопровод обратки (указан белой стрелкой) и далее в топливный бак.

Теперь немного опишу работу форсунки common rail в процессе четырёх этапов её работы.

• Исходное состояние, когда форсунка закрыта с приложенным высоким давлением от рампы — это первый этап работы.
• Затем второй этап, когда форсунка открывается и происходит начало впрыска.
• Третий этап, когда форсунка полностью открыта (запорная игла приподнята над отверстиями распылителя).
• Ну и четвёртый этап, когда конус запорной иглы садится на своё место в седле и игла перекрывает отверстия распылителя, то есть форсунка закрывается (конец впрыска).
  Эти четыре рабочих этапа являются результатом действия сил давления, приложенных к внутренним деталям форсунки.

А теперь все эти 4 этапа поподробнее, в процессе работы форсунки:

При исходном состоянии форсунка закрыта (смотрите рисунок А), то есть её запорный конус плотно прижат к своему седлу ещё и с помощью пружины и перекрывает поток топлива в камеру сгорания (разумеется впрыск невозможен). При этом дизельное топливо из топливной рампы по трубопроводу высокого давления при давлении примерно не менее 300 кг/см² поступает через входной штуцер 4 и полость указанную чёрной стрелкой во внутрь форсунки.

В определённый нужный момент впрыска топлива, от ЭБУ на селеноид 3 поступает импульс напряжения, при этом электро-магнитный клапан открывается (см. рисунок Б), шарик 5 тоже приподнимается над выходным отверстием и открывает выход топливу, ну и топливо начинает стравливаться в обратку (по белой стрелке на рисунке).

От этого давление топлива в управляющей камере снижается, а давление топлива, давящее на иглу снизу увеличивается и преодолевая усилие пружины, давление приподнимает иглу, отрывая её конус от седла распылителя и открывая распыляющее отверстие распылителя для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя, под давлением, практически равным давлению в топливной рейке (рампе).

Как только ЭБУ отключит управляющее напряжение от клеммы 2 селеноида электро-клапана, он тут же закрывается и давление в камере управления тут же увеличивается, от давления создаваемого в рампе и поступающего по трубопроводу высокого давления в форсунку, и опять создаётся внутреннее давление, давящее на плунжер 9 сверху через жиклер 7.

И соответственно плунжер давит на иглу сверху, и совместно с пружиной плотно прижимает запорный конус иглы к своему седлу, перекрывая отверстие распылителя. И далее всё повторяется, когда ЭБУ опять в нужный момент подаст управляющее напряжение (импульс) на клемму 2 селеноида электро-клапана форсунки. Если внутреннее давление внутри форсунки отсутствует, то игла запирает отверстие распылителя только от воздействия запорной пружины (указана красной стрелкой на рисунке).

Ремонт и доступность запчастей для электро-гидравлических форсунок гораздо проще, чем ремонт пьезо-форсунок, которые будут описаны ниже. И технические возможности многих специализированных центров в крупных городах, позволяют восстановить практически все электро-гидравлические форсунки от известной фирмы «Bosch», чуть сложнее с запчастями для фирмы «Delphi» (новые корпуса форсунок, наконечники, запорные клапаны, катушки селеноидов порой очень трудно найти для этой фирмы, но в крупных городах или через интернет сейчас уже всё возможно).

Ну, а оригинальные запчасти для форсунок японской фирмы «Denso»найти нереально (хотя постепенно интернет налаживает ситуацию), ну разве что подделки от какой то азиатской фирмы. Сколько проработают такие запчасти неизвестно. Стоимость ремонта естественно зависит от региона, где находится СТО, а так же от количества заменяемых деталей, ну и от производителя этих деталей и самой форсунки. И разумеется, чем больше изношенных деталей заменено, тем дороже ремонт форсунки, поэтому точную цифру не берусь озвучивать.

Потолок ремонта бошевских форсунок составляет примерно сто пятьдесят $, а максимальная стоимость ремонта форсунок «Denso» или «Delphi обойдётся примерно на сотню $ дороже (на «Denso» в большинстве случаев будут установлены неоригинальные запчасти).

Надеюсь устройство и принцип работы электро-гидравлической форсунки common rail понятно новичкам, и ниже будет описан второй тип форсунки, которая называется пьезо-электрической.

Устройство пьезо-электрической форсунки показано на рисунке 2. Пьезо-форсунки сейчас являются более совершенными форсунками современных дизельных автомобилей с системой common rail. Причём пьезоэффект заключается в изменении длины пьезокристалла, под действием напряжения, поступающего из блока управления.

Форсунка пьезо-гидравлическая 1 — игла форсунки, 2 — уплотнение, 3 — пружина иглы, 4 — блок дросселей, 5 — переключающий клапан, 6 — пружина клапана, 7 -поршень клапана, 8 — поршень толкателя, 9 — пьезоэлемент, 10 — сливной канал, 11 — сетчатый фильтр 12 — электрический разъем, 13 — нагнетательный канал.

И пьезоэлемент таких форсунок срабатывает примерно в четыре раза быстрее, чем электромагнитный клапан вышеописанных электро-гидравлических форсунок. Это основное преимущество даёт возможность осуществлять многократный впрыск топлива за один цикл работы форсунки и это позволяет более точно дозировать порцию впрыскиваемого в камеру сгорания топлива.

Но принцип работы у пьезо-форсунки также основан на гидравлической системе, то есть от действия стравливания и уменьшения давления топлива над запорной иглой, но об этом подробнее ниже. Когда на клемму 12 пьезо-форсунки не подаётся электрическое напряжение, запорная игла своим конусом перекрывает отверстия распылителя за счёт высокого давления топлива, воздействующего на поршень (а так же от воздействия запорной пружины 3, которая давит на иглу даже когда нет давления топлива в системе).

Когда необходимо произвести впрыск топлива, в нужный момент от ЭБУ на клемму 12 пьезоэлемента 9 подаётся напряжение, от которого увеличивается длина пьезокристала и он начинает давить на поршень толкателя 8, а тот в свою очередь давит и открывает переключающий клапан 5, и через этот уже открытый клапан, дизельное топливо начинает поступать в топливо-провод обратки (сливного канала 10).

При этом давление топлива, давящее сверху на запорную иглу 1 ощутимо снижается, и от этого давление топлива, давящее на иглу снизу, уже способно приподнять иглу и открыть отверстия распылителя для осуществления впрыска. Причём количество впрыскиваемого в камеру сгорания дизельного топлива зависит от длительности воздействия напряжения на пьезоэлемент форсунки (длительность определяется ЭБУ), а также зависит от созданного давления в топливной рейке (рампе) топливной системы современного дизеля.

Плюсы пьезо-форсунок были описаны выше, а основной их минус это то, что полноценный их ремонт нереален (особенно форсунок от фирм «Denso», «Bosch» и фирмы «Delphi»). С электро-гидравлическими форсунками этих фирм и с запчастями для них гораздо проще, чем с пьезо-форсунками. Чуть проще с запчастями для некоторых пьезо-форсунок от фирмы Siemens (сейчас Continental).

Можно конечно частично восстановить их работоспособность и устранить последствия нашего ужасного топлива, сняв наконечники и промыв их на ульразвуковом стенде. Ну и затем проверить работу форсунок на специальном диагностическом стенде, если отвезти их в какой нибудь специализированный центр.

Мы рассмотрели оба типа форсунок common rail, их устройство и принцип работы, а также основные плюсы и минусы форсунок каждого типа. И теперь перейдём более подробно к их производителям, которые немного были описаны выше.

Производители форсунок common rail и их ремонтопригодность.

Bosch, Delphi, Continental (бывший Siemens) и Denso — четвёрка мировых производителей форсунок для современных дизелей с системой common rail.

Всем известный Bosch является пионером производства форсунок ещё со времён первых дизельных двигателей и аппаратуры к ним и несомненно является лидером в этой области, в том числе и в производстве самых современных форсунок common rail.

К тому же с ремонтом электро-гидравлических форсунок этой знаменитой фирмы способны справиться практически все СТО, да и с запчастями проблем нет. А вот пьезо-электрические форсунки этой фирмы в большинстве случаев неремонтопригодны (ну только лишь восстановить ультразвуком их наконечники, как было описано выше, способны проработать примерно 200 тысяч, а новые можно найти примерно за 300$).

Разобрать и восстановить работоспособность электро-гидравлической бошевской форсунки для грамотного специалиста проблем не составляет (если хотите стать таким и зарабатывать приличные деньги, то кликайте на баннер под этой статьёй), а переборка и проверка форсунок на диагностическом стенде может потребоваться после двухсот тысяч км пробега, при более менее нормальном топливе. А на качественном европейском топливе бошевские форсунки способны проработать до 500 тысяч км. Стоимость ремонта, как было сказано выше, в пределах 150$.

Японская корпорация Denso производит самые качественные форсунки common rail. К тому же нехватка запасных частей для форсунок этой японской фирмы постепенно уходит в прошлое и в крупных городах уже можно купить практически все нужные запчасти. Ремонт и проверка на диагностическом стенде в специализированном центре может обойтись примерно в 150$, но ведь это дешевле, чем покупать новую форсунку за 400 — 450$ (может быть и дороже у некоторых «дилеров» где нибудь в глубинке).

Что касается восстановления пьезо-электрических форсунок фирмы Denso, то они как и бошевские неразборные и ремонту не подлежат. Но пьезо-электрические форсунки этой фирмы достаточно надёжные (способны проработать до 500 тысяч на европейском топливе и до 200 тысяч на нашем), и применяются они как правило на некоторых престижных автомобилях, таких как Лексус (ну и на некоторых джипах Таёта).

Ну а если возникнет необходимость заменить пьезоэлектрические форсунки на вашей машине (например после определённого пробега) то придётся потратиться на 2000 зелёных денег, так как цена новой форсунки примерно 500$. Ну а если ваш дизельный двигатель имеет не 4 цилиндра, а больше (например если под капотом вашей машины живёт шести, или восьми цилиндровый V-твин, то придётся потратиться в два раза больше. Поэтому если надумаете покупать себе машину с многоцилиндровым двигателем, то приобретайте дизельную иномарку с электрогидравлическими форсунками, ремонт которых обойдётся гораздо дешевле (примерно 150$ за шт).

Производитель форсунок фирма Delphi так же выпускает качественные изделия, но форсунки этой фирмы как правило более чувствительны к качеству дизельного топлива и поэтому их ресурс на нашем топливе меньше, чем у форсунок того же Боша (примерно 150 тыс.км.).

Ну а что касается стоимости ремонта, то восстановление и проверка на стенде электро-гидравлической форсунки этой фирмы обойдётся чуть дороже, чем ремонт форсунок вышеописанных фирм, примерно 200$ (из-за необходимости прошивки кода, при замене нового распылителя).

Но разумеется цена может быть и другой, в зависимости от региона и крутизны СТО. Однако сейчас возможно найти новую форсунку примерно за 250 — 270$, а значит для многих гаражных мастеров есть смысл купить и установить новую форсунку, чем заморачиваться с ремонтом бэушной форсункой этой фирмы.

Что касается пьезоэлектрических форсунок этой фирмы, то распространены они мало (появились на некоторых Мерседесах, например  Mерседес E250 CDI), но при их дебюте в 2009 году из-за них часто появлялись перебои в работе дизеля и в последствии они были усовершенствованы. Насчёт ремонтопригодности пьезо-форсунок этой фирмы, впрочем как и других фирм, говорить не приходится в виду их не разборной конструкции. Немного продлить ресурс поможет очистка распылителей в ультразвуковом стенде.

Производитель форсунок Continental (бывший Siemens), так же производит достаточно долговечные форсунки (пробег достигает 200 тысяч, а на европейском топливе разумеется ещё больше), как электрогидравлические, так и пьезоэлектрические.

Даже электрогидравлические форсунки этой фирмы ещё совсем недавно считалось нереально восстановить, из-за недостатка запасных частей, но сейчас ситуация гораздо проще, к тому же этому способствует развитие интернет магазинов. И многие специализированные центры сейчас уже берутся за ремонт электрогидравлических форсунок этой фирмы (стоимость примерно 200$). А новая форсунка обойдётся примерно в 300 — 350$. Что касается пьезо-форсунок этой фирмы, то они как были, так и остаются неремонтопригодны.

Ну и напоследок несколько советов новичкам, точнее несколько причин, которые подтвердят вам, что форсунки вашего автомобиля требуют грамотной мастерской с диагностическим стендом в специализированном сервисе.

• Первая причина для переборки форсунок — это трудный запуск дизельного двигателя — почему не заводится машина можно уточнить вот в этой статье (разумеется трудный запуск может быть и по другим причинам, особенно при похолодании и подробнее об этом читаем вот здесь).
• Повышенный расход топлива двигателем.
• Чёрный дым (о диагностике мотора по цвету выхлопа читаем вот тут).
• Потеря мощности двигателем (ещё о других причинах потери мощности читаем вот здесь).
• Работа двигателя с перебоями.
• Троит дизельный двигатель (при выходе из строя одной форсунки).
• Перегрев дизельного двигателя.

Разумеется перечисленные выше причины могут быть не только из-за неисправных форсунок, но и из-за неисправностей в ТНВД (о его диагностике и ремонте читаем вот здесь), или от неисправностей регулятора давления топлива, или из-за выхода из строя какого то датчика, который должен был подавать информацию на электронный блок управления.

Нюансов сбоев в работе современного дизеля может быть несколько, и тут в пределах одной статьи всё описать невозможно. Потребуется диагностика двигателя, ну а кто хочет стать грамотным и высокооплачиваемым диагностом современных дизелей common rail, советую изучить полезный видеокурс, кликнув на баннер под этой статьёй.

Если же выяснится, что проблема именно в какой то форсунке, то следует её демонтировать с двигателя, затем проверить её работу на стенде. Ну а дальше потребуется разборка элементов форсунки, деффектовка деталей, замена негодных деталей и промывка годных, затем потребуется сборка и регулировка форсунки и измерение её параметров работы. Ну и для некоторых форсунок (например фирмы Delphi) потребуется перепрошивка кода в зависимости от установленного экземпляра).

Подробно о ремонте форсунок обычного типа я уже писал вот тут, но о ремонте форсунок common rail как нибудь по возможности напишу. Ну и напоследок ещё несколько советов новичкам: при установке отремонтированных форсунок на свой двигатель, обязательно замените их уплотняющие медные шайбы новыми (об этом я уже писал в статье про ремонт обычных форсунок, и как демонтировать форсунки тоже), а так же следует обязательно заменить все топливные фильтры, и обязательно промойте фильтр грубой очистки в топливном баке, и сам бак тоже. Ну и не помешает промыть все топливопроводы.

Также не помешает промывка топливной системы от продуктов износа  деталей ТНВД (от мелкой металлической пыли, которая постепенно образуется в процессе работы деталей насоса, особенно от кулачкового привода плунжера).

Вот вроде бы и всё, если что то вспомню, то обязательно допишу. Надеюсь эта статья была полезна начинающим дизелистам и теперь вы знаете, что не такие уж они и сложные форсунки common rail, успехов всем.

CRDI (COMMON RAIL DIRECT INJECTION) и его история

CRDi расшифровывается как Common Rail Direct Injection, что означает непосредственный впрыск топлива в цилиндры дизельного двигателя по единой общей магистрали, называемой Common Rail, которая подключена ко всем топливным форсункам.

В то время как обычные дизельные системы непосредственного впрыска топлива должны заново создавать давление для каждого цикла впрыска, новые двигатели с общей топливораспределительной рампой (линейные) поддерживают постоянное давление независимо от последовательности впрыска. Это давление остается постоянно доступным по всей топливной магистрали. Электронная система газораспределения двигателя регулирует давление впрыска в соответствии с частотой вращения и нагрузкой двигателя. Электронный блок управления (ЭБУ) точно и по мере необходимости изменяет давление впрыска на основе данных, полученных от датчиков на кулачке и коленчатом валу. Другими словами, сжатие и нагнетание происходят независимо друг от друга. Этот метод позволяет впрыскивать топливо по мере необходимости, экономя топливо и снижая выбросы.

Распыление смеси в камере сгорания с более точными измерениями и синхронизацией, значительно снижающее количество несгоревшего топлива, дает CRDi возможность соответствовать будущим нормативам по выбросам.Двигатели CRDi сейчас используются почти во всех автомобилях Mercedes-Benz, Toyota, Hyundai, Ford и многих других дизельных автомобилях.

История

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

Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии к середине 1990-х годов.Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Denso Corporation, японского производителя автомобильных запчастей, разработали топливную систему Common Rail для большегрузных автомобилей и превратили ее в практическое использование в своей системе Common Rail ECD-U2, установленной на грузовике Hino Ranger и продан для общего пользования в 1995 году. [3] Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году. [4]

Современные системы Common Rail, работающие по тому же принципу, управляются блоком управления двигателем (ЭБУ), который открывает каждую форсунку электрически, а не механически.Он был широко проработан в 1990-х годах в сотрудничестве между MagnetiMarelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных группой Fiat, дизайн был приобретен немецкой компанией Robert Bosch GmbH для завершения разработки и доработки для массового производства. Оглядываясь назад, можно сказать, что эта 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 у нее было плохое финансовое положение и не хватало ресурсов для завершения разработки самостоятельно.[5] В 1997 году они расширили его использование для легковых автомобилей. Первым легковым автомобилем, который использовал систему Common Rail, был Alfa Romeo 156 2.4 JTD 1997 года, [6] и позже в том же году Mercedes-Benz представил его в своей модели W202.

Двигатели с системой Common Rail уже некоторое время используются в судостроении и локомотивах. Cooper-Bessemer GN-8 (около 1942 г.) представляет собой пример дизельного двигателя Common Rail с гидравлическим приводом, также известного как модифицированный Common Rail.

Система впрыска Common Rail

CRDI — Система впрыска Common Rail

Common Rail непосредственный впрыск топлива — это 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 15000 фунтов на кв. дюйм) питание индивидуальных электромагнитных клапанов, в отличие от топливного насоса низкого давления инжекторы узла подачи (или насадки насоса). Дизели Common Rail третьего поколения теперь оснащены пьезоэлектрическими форсунками для повышения точности с подачей топлива давление до 3000 бар (300 МПа; 44000 фунтов на кв. дюйм). В бензиновых двигателях это используется в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском.

Принцип работы;

Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны позволяют производить точную электронику. контроль времени и количества впрыска топлива, а также более высокого давления, которое Технология Common Rail обеспечивает лучшее распыление топлива.К низкий уровень шума двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыснуть небольшой количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым уменьшая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя впрыск. время и количество для различий в качестве топлива, холодном запуске и так далее. Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков на Инсульт. Двигатели Common Rail требуют очень короткого (<10 секунд) время разогрева ^[ в зависимости от температуры окружающей среды, и производят более низкую шум двигателя и выбросы, чем старые системы, дизельные двигатели исторически использовались различные формы впрыска топлива.Два распространенных типа включают блок система впрыска и системы распределителя / рядных насосов (см. дизельный двигатель и инжектор агрегата для получения дополнительной информации). В то время как эти старые системы предоставляли точный контроль количества топлива и времени впрыска, они были ограничены несколько факторов:

· Они были с кулачковым приводом, а давление впрыска было пропорциональна оборотам двигателя. Обычно это означало, что самый высокий впрыск давление могло быть достигнуто только при самых высоких оборотах двигателя и максимальном достижимое давление впрыска уменьшалось по мере уменьшения оборотов двигателя. Этот отношение верно для всех насосов, даже тех, которые используются в системах Common Rail. В блочных или распределительных системах давление впрыска зависит от мгновенное давление одного события откачки без аккумулятора, и, следовательно, отношения более заметные и проблемные.

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

Для типичной распределительной / линейной системы начало закачка происходила при заранее заданном давлении (часто упоминается как: поп давление) и закончился при заранее заданном давлении. Эта характеристика привела от «фиктивных» форсунок в открывающейся и закрывающейся ГБЦ при давлениях, определяемых предварительным натягом пружины, приложенным к плунжеру в инжектор.Как только давление в форсунке достигнет заданного уровня, поршень поднимется, и начнется впрыск.

В системах Common Rail в насосе высокого давления накапливается резервуар топлива при высоком давлении — до и выше 2000 бар (200 МПа; 29000 фунтов на кв. дюйм). Термин «common rail» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общего топлива. 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 Управляется ЭБУ. Когда топливные форсунки электрически активированы, гидравлический клапан (состоящий из сопла и плунжера) механически или гидравлически открывается, и топливо распыляется в цилиндры под желаемым давлением.

Так как энергия давления топлива хранится удаленно и форсунки имеют электрический привод, давление впрыска при запуске и конец впрыска очень близок к давлению в гидроаккумуляторе (рампе), поэтому производя квадратную скорость закачки. Если гидроаккумулятор, помпа и водопровод заданного размера, давление и скорость закачки будут одинаковыми для каждого из события множественной инъекции.

Обзор системы Common Rail в судовых двигателях

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

Однако в системе Common Rail все цилиндры или агрегаты подключены к рейке, и в них накапливается давление топлива. Таким образом, подаваемое давление топлива обеспечивается через рампу. Аналогичный тип системы Common Rail используется для сервомасляной системы открытия выпускных клапанов.

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

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

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

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

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

4) сжатый воздух для запуска главного двигателя.

Основные компоненты системы Common Rail

Насос высокого давления

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

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

Железнодорожный узел

Распределительная рампа для мазута.

B — управляющая масляная рейка.

C Масляная рейка с сервоприводом.

D Блок управления впрыском (ICU)

E Блок управления клапаном (VCU)

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

Блок клапанов и электронная система управления

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

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

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

Преимущества Common Rail по сравнению с обычной насосной системой с рывком

Преимущества системы Common Rail:

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

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

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

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

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

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

Кредит изображения

Инструкция двигателя RtFlex от Wartsila

Некоторые общие проблемы и принцип работы форсунки common rail

Принципы работы форсунки common rail

Топливная форсунка Common Rail — это машиностроительный термин, опубликованный в 2013 году. Он содержит характеристики обычного инжектора, а также включает инжектор, который использует такое устройство, как электромагнитный регулирующий клапан или пьезоэлектрический приводной клапан, для управления началом и концом инъекция.

Исходный статус

Когда электромагнитный клапан форсунки не срабатывает, форсунка закрывается, а отверстие для слива масла закрывается. Маленькая пружина прижимает шаровой клапан якоря к отверстию, создавая высокое давление в общей топливораспределительной рампе в камере управления клапаном. Точно так же и в форсунке формируется общий распределитель высокого давления. Давление в общем распределителе давления на секцию регулирующего плунжера и давление пружины форсунки уравновешены с силой открытия топлива высокого давления на конической поверхности игольчатого клапана, чтобы держать игольчатый клапан закрытым, поверхностно-активное вещество тридециловый спирт этоксилаты C10 и неионогенные поверхностно-активные вещества изомерные этоксилаты спирта.

Состояние начала впрыска

При срабатывании соленоидного клапана якорь открывает отверстие для слива масла, топливо течет из комнаты управления клапанами в верхнюю полость и возвращается в масляный бак из полости через трубу возврата масла для снижения давления в системе управления. номер; Давление в диспетчерской снижается, уменьшая силу, действующую на регулирующий поршень. В это время открывается игольчатый клапан форсунки, и топливная форсунка начинает впрыскивать топливо.Сальмосан азаметифос — это химическое вещество, которое используется для уничтожения вредных насекомых, таких как летающие. В Китае много поставщиков азаметифоса сальмосана, поэтому цена на сальмосан азаметифос невысока.

Состояние окончания впрыска топлива

После выключения электромагнитного клапана он не срабатывает. Сила маленькой пружины прижмет соленоидный клапан, и шаровой клапан закроет отверстие для слива масла; После того, как отверстие для слива масла закрыто, топливо поступает в диспетчерскую через отверстие для впуска масла, чтобы установить давление масла.Это высокое давление действует на часть регулирующего плунжера. Давление в топливной рампе плюс сила пружины больше, чем давление на коническую поверхность игольчатого клапана, чтобы закрыть игольчатый клапан форсунки. Городское строительство важно для каждого города, и многие города сейчас строятся. Таким образом, самодельный ускоритель бетона незаменим при строительстве здания.

Некоторые распространенные поломки и решения форсунки common rail

Плохое распыление

Основные причины плохого распыления форсунки Common Rail включают низкое давление впрыска, износ или отложение нагара в распылительном отверстии, износ торца пружины или снижение эластичности и т. Д.Это приведет к плохой работе двигателя, появлению черного дыма от выхлопа, недостаточной мощности и другим проблемам.

Решение : разберите, осмотрите топливную форсунку и очистите ее.

Неисправность форсунки

Одна из причин отказа впрыска — засорение сопла. Проблемы с мазутом и отложение углерода являются основными факторами, вызывающими закупорку отверстия. Засорение отверстий может вызвать повышение давления топлива и вызвать проблемы с работой двигателя.

Решение: очистите форсунку для впрыска топлива, убедитесь в качестве топлива, улучшите сгорание двигателя и уменьшите отложение углерода.

Неисправность игольчатого клапана

Последствием заедания игольчатого клапана является отказ форсунки. Неквалифицированное масло — одна из основных причин заедания игольчатого клапана. Если в дизельном топливе содержится вода или кислотные вещества, игольчатый клапан заржавеет, а затем заклинит. Кроме того, если уплотнительный конус игольчатого клапана серьезно изношен, в зазоре может накапливаться нагар, что также приведет к заклиниванию игольчатого клапана.

Решение: разобрать и промыть топливную форсунку и заменить изношенные детали.

Заключение

Во избежание ненормального повреждения топливной форсунки необходимо сезонно менять масло и регулярно обслуживать дизельный фильтр. Избегайте использования некачественного топлива и некачественных фильтров. Кроме того, также необходимо избегать длительной работы двигателя под высокими нагрузками. При этом следует отметить, что система Common Rail относится к системе высокого давления. Не разбирайте его без разрешения, чтобы избежать травм. Топливная форсунка относится к прецизионным деталям. Выберите поставщика профессионального оборудования для послепродажного обслуживания. Не разбирайте без разрешения, чтобы избежать вторичного повреждения топливной форсунки.

Система впрыска топлива: определение, функции, виды, работа

Вы знаете, как топливо поступает в камеру сгорания в автомобильных двигателях? Уверен, вы думаете не о карбюраторе, а о топливной форсунке .Сейчас они больше всего ушли в прошлое, особенно для двигателей внутреннего сгорания. Используемый эффективный процесс известен как система впрыска топлива .

Впрыск топлива — это введение топлива в двигатели внутреннего сгорания, в основном автомобильные, с помощью инжектора. Этот процесс был введен в соответствие с законами о выбросах и топливной экономичности. За год производители автомобилей увидели большие преимущества топливных форсунок, и именно здесь начинается падение карбюраторов.

С 1980 года впрыск топлива стал альтернативой карбюраторам на бензиновых двигателях.Что ж, разница между впрыском топлива и карбюрацией заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо через небольшое сопло под высоким давлением. В то время как карбюраторы полагаются на всасывание топлива в воздушный поток через трубку Вентури.

Исследования показали, что все дизельные двигатели конструктивно используют впрыск топлива. В газовых двигателях можно использовать непосредственный впрыск бензина, при котором топливо подается непосредственно в камеру внутреннего сгорания. Также можно использовать непрямой впрыск, когда топливо смешивается с воздухом перед тактом впуска.

Сегодня мы подробно рассмотрим определение, функции, детали, типы, принцип работы, проблемы, а также преимущества и недостатки системы топливных форсунок в автомобильных двигателях.

Прочтите: все, что вам нужно знать об автомобильном поршне

Что такое топливная форсунка?

Топливные форсунки представляют собой небольшие форсунки с электронным управлением для распыления топлива под высоким давлением в камеру сгорания двигателя. Он содержит клапаны, которые могут открываться и закрываться много раз в секунду.

До появления топливных форсунок карбюратор широко использовался в двигателях, и до настоящего времени этот двигатель все еще существует. Фактически, во многих других машинах, таких как газонокосилки и бензопилы, по-прежнему используются карбюраторы. Но поскольку компонент усложнился, пытаясь контролировать все требования к автомобилю, была выпущена лучшая альтернатива.

Карбюраторы, где сначала была заменена система впрыска топлива в корпус дроссельной заслонки. Эта система также известна как одноточечная или центральная система впрыска топлива.Это электрически управляемые топливные форсунки в корпусе дроссельной заслонки.

Это была почти лучшая альтернатива, которая позволяла производителям автомобилей не вносить радикальных изменений в конструкцию двигателей.

Постепенно, по мере разработки новых двигателей, многоточечный впрыск топлива заменил впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки. Этот многоточечный впрыск топлива также известен как портовый, многоточечный или последовательный впрыск топлива.

Система содержит топливные форсунки для каждого цилиндра, которые распыляются прямо на впускной клапан.Он обеспечивает более точный учет топлива и более быструю реакцию.

Функции топливной форсунки

Ниже приведены функции топливных форсунок в двигателе внутреннего сгорания:

• Основное назначение системы впрыска топлива в дизельных двигателях заключается в том, что на их конструкцию сильно влияет компонент,
• Топливная форсунка помогает подавать топливо в цилиндры.
• Улучшает характеристики двигателя по характеристикам, выбросам и шуму.
• Топливо подается под очень высоким давлением впрыска.
• Его материалы спроектированы так, чтобы выдерживать более высокие нагрузки, что обеспечивает долговечность, соответствующую работе двигателя.
• Еще одно предназначение системы впрыска — своевременный впрыск топлива. То есть регулируется момент впрыска.
• Необходимо подать правильное количество топлива, чтобы обеспечить требуемую мощность двигателя. Вот почему контролируется дозирование впрыска.
Инжектор
• изготовлен с большей точностью и допуском, чтобы обеспечить его эффективность работы.Это также предотвращает утечку.
• Топливная форсунка распыляет топливо на очень мелкие частицы топлива, обеспечивая испарение каждой маленькой капельки топлива и ее сгорание.
• Кислорода достаточно для смешивания с распыляемым топливом и обеспечения полного сгорания.

Читайте: Общие сведения о системе смазки двигателя

Основные части системы впрыска топлива

Ниже приведены основные функциональные части, которые обеспечивают работу системы впрыска топлива в автомобильных двигателях, и названия компонентов топливной форсунки:

Основные части системы впрыска топлива разделены на две части, которые включают стороны низкого и высокого давления, части низкого давления — это топливный бак, топливный фильтр и топливный насос. При этом к стороне высокого давления относятся насос высокого давления, топливная форсунка, гидроаккумулятор, форсунка топливной форсунки. Форсунка имеет различную конструкцию срабатывания для различных типов систем впрыска топлива.

Поскольку топливо необходимо перекачивать из топливного бака в систему форсунок, роль играет топливная система низкого давления. При этом от топливной форсунки до камеры сгорания идет система высокого давления. Ниже представлена ​​роль следующих частей, указанных выше:

• Топливный бак — часть, где хранится топливо.
• Топливный насос — перекачивает топливо из топливного бака в систему впрыска топлива.
• ТНВД — эта деталь является измерителем давления топлива для впрыска.
• Губернатор — подача топлива в соответствии с нагрузкой.
• Форсунка — подает топливо от ТНВД в цилиндры.
• Топливный фильтр — для фильтрации грязи, каналов и абразивных частиц, блокирующих систему впрыска.

На изображении ниже показаны основные части топливной форсунки:

Система впрыска топлива работает полностью точно, чтобы обеспечить правильное количество топлива для любых рабочих условий. Блок управления двигателем (ЭБУ) используется для контроля большинства входных датчиков. Ниже приведены несколько деталей, в которых датчик используется для точной работы:

• Датчик кислорода — обратите внимание на количество кислорода в выхлопных газах, которое позволяет ЭБУ определять, является ли топливная смесь богатой или бедной.Соответственно, выполняется регулировка.
• Датчик положения дроссельной заслонки — этот датчик контролирует положение дроссельной заслонки, чтобы узнать, сколько воздуха попадает в двигатель. ЭБУ быстро реагирует на изменения, увеличивая или уменьшая расход топлива по мере необходимости.
• Датчик массового расхода воздуха — сообщить блоку управления двигателем количество топлива, поступающего в двигатель.
• Датчик температуры охлаждающей жидкости — ЭБУ определяет, когда двигатель достигает надлежащей рабочей температуры.
• Датчик абсолютного давления в коллекторе — определение давления воздуха во впускном коллекторе.
• Датчик частоты вращения двигателя — контролирует частоту вращения двигателя, поэтому используется для расчета ширины импульса.
• Датчик напряжения — определяет напряжение системы в автомобиле, чтобы узнать, когда ЭБУ поднимает обороты холостого хода. это может быть, когда напряжение падает, что указывает на высокую электрическую нагрузку.

Читайте: Обычные и нетрадиционные типы автомобильных шасси

Типы систем впрыска топлива

Ниже приведены распространенные типы системы впрыска топлива, встречающиеся в старых и современных автомобилях:

Одноточечный впрыск или впрыск дроссельной заслонки:

Одноточечная система впрыска — это самый ранний и простой впрыск топлива, пришедший на смену карбюраторам. Он содержит одну или две форсунки в корпусе дроссельной заслонки, который является горловиной впускного коллектора двигателя.

Эта инжекторная система не точна, чем предыдущая, но по сравнению с карбюраторами она лучше управляема, дешевле и проще в обслуживании.

Портовый или многоточечный впрыск топлива:

В многоточечных топливных форсунках разделительные форсунки расположены в каждом цилиндре на его впускном канале. Вот почему систему иногда называют форсункой, которая выпускает пары топлива близко к месту впуска, обеспечивая их полное втягивание в цилиндр.

Одним из преимуществ этой форсунки является то, что расходомер топлива более точен по сравнению с одной точкой. Он также идеально подходит для достижения требуемого соотношения топливо-воздух и практически исключает возможность конденсации или скопления топлива во впускном коллекторе.

Последовательный впрыск топлива:

Топливные форсунки этого типа также известны как последовательный впрыск топлива в каналы или впрыск по времени. Это тип многопортового впрыска, даже если базовый многопортовый использует несколько форсунок.Все они распыляют свое топливо в одно и то же время или последовательно, заставляя топливо оставаться в течение 150 миллисекунд, когда двигатель работает на холостом ходу.

Преимущества последовательного впрыска топлива заключаются в том, что система реагирует быстрее, если водитель делает резкое изменение. Это связано с тем, что клапану нужно только дождаться открытия следующего впускного клапана, а не полного оборота двигателя.

Прямой впрыск:

Прямой впрыск является обычным явлением в дизельных двигателях, хотя начинает применяться и в бензиновых двигателях.Иногда его называют DIG для бензина с прямым впрыском. При этом топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания, мимо клапанов.

Дозирование топлива более точное, чем у других типов впрыска топлива. Прямой впрыск топлива дает инженерам еще одну переменную, позволяющую точно влиять на то, как происходит сгорание в цилиндрах. Наука о конструкции двигателя изучает, как воздушно-топливная смесь вращается в цилиндрах. А еще мотыга идет взрыв от точки возгорания.

Прямой впрыск в бензиновом двигателе может обрабатывать такие вещи, как форма цилиндров и поршней.А также расположение портов и свечей зажигания, время, продолжительность и интенсивность искры. Количество свечей зажигания на цилиндр. Все это влияет на то, насколько полно и равномерно сгорает топливо в бензиновом двигателе.

Принцип работы

Работа системы топливных форсунок довольно интересна и понятна. Основная работа идет от топливной форсунки до камеры сгорания после того, как топливо перекачивается в нее из топливного бака.

Как было сказано ранее, топливная форсунка — это механическое устройство с электронным управлением, которое отвечает за распыление топлива.На инжектор подается питание, и электромагнит перемещает плунжер, который открывает клапан. Этот клапан позволяет топливу под давлением выливаться через крошечное сопло. Форсунка предназначена для распыления топлива, благодаря чему топливо легко сгорает,

Время, в течение которого топливная форсунка остается открытой, определяет подачу топлива в двигатель. Это известно как «ширина импульса» и управляется устройством ECU. Система топливных форсунок устанавливается непосредственно на впускной коллектор, так что топливо может распыляться прямо на впускной клапан.

Внутри обычного инжектора есть пружина, которая удерживает игольчатый клапан в закрытом положении. Он удерживает этот игольчатый клапан до тех пор, пока линия высокого давления не достигнет определенного значения. Существует труба под названием «топливная рампа», по которой топливо под давлением подается к форсункам.

Правильное количество топлива подано на необходимые детали. Различные части двигателя оснащены датчиками, которые сообщают блоку управления двигателем информацию о количестве топлива и при необходимости производят регулировку. Различные датчики были перечислены и объяснены в приведенной выше части этой статьи.

Посмотрите видео ниже, чтобы лучше понять работу системы впрыска топлива:

Прочтите: Что нужно знать о двигателях с турбонаддувом

Признаки неисправности топливных форсунок и способы их предотвращения

Отказ топливной форсунки происходит после перегрузки, и если ее не обслуживать регулярно, это может привести к серьезным неисправностям или засорению. Ниже приведены симптомы неисправности топливных форсунок и способы их предотвращения:

• Неравномерные характеристики двигателя
• Осложнения при запуске автомобиля
• Запах топлива
• Разбавление маслом
• Неудачная эмиссия
• Двигатель не развивает полную частоту вращения
• Низкая производительность автомобиля
• Катастрофический отказ двигателя
• Выделение дыма
• Повышенный расход топлива
• Загрязнение

Проблема часто возникает на топливной форсунке, когда есть грязь, частицы углерода, жидкое топливо или скопление остатков, что приводит к засорению топливных форсунок. Проблемы возникают после того, как корзина фильтра собирает мусор, который препятствует протеканию топлива через нее.

Надлежащий способ предотвратить отказ топливных форсунок — это регулярное техническое обслуживание. Детали автомобиля необходимо регулярно осматривать. Несмотря на то, что топливные форсунки имеют большие допуски, все же следует проводить проверку компонентов.

Для более надежного результата добавление влаги втягивание этанола или присадок, визуальный контроль, проведение ультразвуковой очистки. Кроме того, поможет фактическая картина потока для проверки объема и распыления.

Преимущества и недостатки системы впрыска топлива

Преимущества:

Ниже приведены преимущества системы впрыска топлива:

• Точная топливная смесь топлива и воздуха обеспечивает максимально возможную топливную экономичность и выработку энергии.
• Процесс сгорания значительно более эффективен в двигателе с впрыском топлива.
• Двигатели с впрыском топлива более экономичны и позволяют максимально или минимизировать уровень выбросов.
• В двигателе с впрыском топлива исключен холодный запуск, что устраняет необходимость в ручной блокировке.
• Он также используется на современных мотоциклах.
• Система впрыска топлива автоматически уравновешивает топливовоздушную смесь с учетом окружающей среды.
• Уменьшается вибрация двигателя и сводится к минимуму проблема засорения свечей зажигания.

Прочтите: Двухтактный двигатель: все, что вам нужно знать

Недостатки

Несмотря на все преимущества системы впрыска, некоторые ограничения все же имеют место.Ниже приведены недостатки системы:

• Это сложное устройство с электронным управлением, которое работает с несколькими электронными датчиками.
• Обслуживание и ремонт системы очень ограничены. То есть не вся мастерская может делать свою работу.
• Система впрыска топлива стоит довольно дорого.
• Настоятельно рекомендуется использовать качественные материалы и топливо.
• Нет решения из-за низкой стоимости и небольшой емкости.

В заключение, система впрыска топлива полностью заменила карбюраторы в автомобильном двигателе.мы обсудили его функции, одна из которых — подавать топливо под высоким давлением в цилиндр. Система впрыска топлива разных типов, включающая корпус дроссельной заслонки и многопортовый, также выявлена ​​ее составляющая со стороны низкого и высокого давления. он рабочий, симптомы и преимущества и недостатки системы впрыска топлива.

Вот и все для этой статьи. Надеюсь, вам понравилось чтение. Если да, то прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей.Спасибо!

Common Rail вики | TheReaderWiki

Инжектор дизельного топлива, установленный на дизельном двигателе MAN V8

Прямой впрыск топлива Common Rail — это система прямого впрыска топлива, построенная на основе электромагнитных клапанов подачи топлива в рампе высокого давления (более 2000 бар, 200 МПа или 29000 фунтов на кв. Дюйм), в отличие от форсунок узла подачи топливного насоса низкого давления ( или насадки насоса). Впрыск под высоким давлением обеспечивает преимущества в мощности и расходе топлива по сравнению с более ранним впрыском топлива при более низком давлении, ^{[ цитата требуется ]} за счет впрыска топлива в виде большего количества мелких капель, что дает гораздо более высокое отношение площади поверхности к объему.Это обеспечивает улучшенное испарение с поверхности капель топлива и, таким образом, более эффективное сочетание атмосферного кислорода с испаренным топливом, обеспечивающее более полное сгорание.

Система впрыска Common Rail широко применяется в дизельных двигателях. Он также является основой систем непосредственного впрыска бензина, используемых в бензиновых двигателях.

История

Топливная система Common Rail на двигателе грузовика Volvo

Vickers впервые применил систему впрыска Common Rail в двигателях подводных лодок. Двигатели Vickers с топливной системой Common Rail были впервые применены в 1916 году на подводных лодках G-класса. В нем использовались четыре плунжерных насоса, обеспечивающих давление до 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар; 21 МПа) каждые 90 ° вращения, чтобы поддерживать давление топлива в рампе на достаточно постоянном уровне. Подачу топлива в отдельные цилиндры можно было перекрыть клапанами в инжекторных линиях. ^[1] Doxford Engines использовали 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), при этом топливо хранилось в аккумуляторы. ^[2] Регулировка давления достигается за счет регулируемого хода нагнетания насоса и «перепускного клапана». Механические распределительные клапаны с распределительным валом использовались для питания подпружиненных форсунок Brice / CAV / Lucas, которые впрыскивали через боковую часть цилиндра в камеру, образованную между поршнями. Ранние двигатели имели пару кулачков газораспределительного механизма, один для работы вперед, а другой для кормы. Более поздние двигатели имели по два инжектора на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления была оснащена четырьмя инжекторами на цилиндр.Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и мазута (600 сСт, нагретого до температуры около 130 ° C).

Двигатели с системой Common Rail уже некоторое время используются в судостроении и локомотивах. Cooper-Bessemer GN-8 ( около 1942) является примером дизельного двигателя Common Rail с гидравлическим приводом, 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 дальнейшее развитие технологии получил доктор Др.Марко Гансер из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, позже — из Ganser-Hydromag AG (основано в 1995 г. ) в Обергери.

Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии к середине 1990-х годов. Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Denso Corporation, японского производителя автомобильных запчастей, разработали топливную систему Common Rail для большегрузных автомобилей и применили ее на практике в своей системе Common Rail ECD-U2, установленной на грузовике Hino Ranger. и продан для общего пользования в 1995 году. ^[3] Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году. ^[4]

Современные системы Common Rail, хотя и работают по тому же принципу, управляются блоком управления двигателем, который открывает каждую форсунку. электрически, а не механически. Он был широко проработан в 1990-х годах в сотрудничестве между Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных группой Fiat, дизайн был приобретен немецкой компанией Robert Bosch GmbH для завершения разработки и доработки для массового производства. Оглядываясь назад, можно сказать, что эта 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 у нее было плохое финансовое положение и не хватало ресурсов для завершения разработки самостоятельно. ^[5] В 1997 году они расширили его использование для легковых автомобилей. Первым легковым автомобилем, использующим систему Common Rail, была модель 1997 года Alfa Romeo 156 с 2,4-литровым двигателем JTD, ^[6] , а позже в том же году Mercedes-Benz представила ее в своей модели W202.

Приложения

Система Common Rail подходит для всех типов дорожных автомобилей с дизельными двигателями, от городских (таких как Fiat Panda) до автомобилей представительского класса (например, 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

Инжектор дизельного топлива Common Rail Bosch от двигателя грузовика Volvo

Производители автомобилей называют свои двигатели с системой Common Rail под собственными торговыми марками:

• Ashok Leyland: CRS (используется в U Truck 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 (по лицензии 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 маркируется как MultiJet , JTDm , а поставленные производители — 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: d
• Джип: CRD и EcoDiesel
• Komatsu: Tier3 , Tier4 , 4D95 и выше HPCR — серия
• Ленд Ровер: TD4, , eD4, SD4, TD6, TDV6, SDV6, TDV8, SDV8
• Lexus: d (e. г. 450d и 220d)
• Mahindra: CRDe , m2DiCR , mEagle , mHawk , mFalcon и mPower (грузовые автомобили)
• Maserati: Дизель
• Mazda: MZR-CD и Skyactiv-D (производятся совместным предприятием Ford и PSA Peugeot Citroën) и более ранние модели DiTD
• Mercedes-Benz: CDI и d
• Mitsubishi: Di-D (в основном на недавно разработанном семействе двигателей 4N1)
• Nissan: DDTi
• 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 (разработано совместным предприятием с Ford) — см. Двигатель PSA HDi
• Renault, Dacia и Nissan: dCi и BLUEdCi (Infiniti использует некоторые двигатели dCi в рамках альянса Renault-Nissan, марки 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 или D (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 ) 1,3 Quadrajet (поставляется Fiat и используется в Indica Vista, Indigo Manza и Zest) и 2.0 Kryotec (также поставляется Fiat и используется в внедорожниках Harrier и All new Safari), 3,3 л Turbotronn и 5L Turbotronn (используется в M & HCV Trucks).
• Toyota: 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 называют свой дизель Bentayga просто Diesel
.
• Volvo: двигатели D , D2 , D3 , D4 и D5 (некоторые из них производятся Ford и PSA Peugeot Citroën), двигатели Volvo Penta серии D

Принципы

Схема системы Common Rail

Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны обеспечивают точный электронный контроль времени и количества впрыска топлива, а более высокое давление, создаваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива.Для снижения шума двигателя электронный блок управления двигателем может впрыснуть небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед событием основного впрыска («пилотный» впрыск), таким образом уменьшая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время впрыска и количество для различий в качестве топлива. , холодный запуск и т. д. Некоторые современные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за такт. ^[8]

Двигатели с системой Common Rail требуют очень короткого времени нагрева или вообще не требуют его, 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 общих типа включают систему с единичным впрыском и системы распределителя / линейного насоса. Хотя эти старые системы обеспечивают точное количество топлива и контроль времени впрыска, они ограничены несколькими факторами:

• Они приводятся в действие кулачком, а давление впрыска пропорционально частоте вращения двигателя. Обычно это означает, что наивысшее давление впрыска может быть достигнуто только при самых высоких оборотах двигателя, а максимально достижимое давление впрыска уменьшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя. Это соотношение верно для всех насосов, даже тех, которые используются в системах Common Rail. В блочных или распределительных системах давление нагнетания связано с мгновенным давлением единичного события нагнетания без гидроаккумулятора, поэтому взаимосвязь более заметна и проблематична.
• Они ограничены по количеству и времени событий впрыска, которыми можно управлять во время одного события сгорания. Хотя в этих старых системах возможны множественные инъекции, это намного сложнее и дороже.
• Для типичной распределительной / линейной системы начало впрыска происходит при заданном давлении (часто называемом давлением выталкивания) и заканчивается при заданном давлении. Эта характеристика возникает из-за «тупых» форсунок в головке цилиндров, которые открываются и закрываются при давлениях, определяемых предварительной нагрузкой пружины, приложенной к плунжеру в форсунке. Как только давление в инжекторе достигает заданного уровня, поршень поднимается и начинается впрыск.

В системах Common Rail насос высокого давления хранит в резервуаре топливо под высоким давлением — до 2000 бар (200 МПа; 29000 фунтов на кв. Дюйм) и выше.Термин «общий распределитель» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общей топливной магистрали, которая является не чем иным, как аккумулятором давления, в котором топливо хранится под высоким давлением. Этот гидроаккумулятор подает топливо под высоким давлением в несколько топливных форсунок. Это упрощает назначение насоса высокого давления, поскольку ему нужно только поддерживать заданное давление (с механическим или электронным управлением). Топливные форсунки обычно управляются блоком управления двигателем (ЭБУ).Когда топливные форсунки активируются электрически, гидравлический клапан (состоящий из форсунки и плунжера) открывается механически или гидравлически, и топливо распыляется в цилиндры под желаемым давлением. Поскольку энергия давления топлива сохраняется удаленно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в гидроаккумуляторе (направляющей), что обеспечивает квадратную скорость впрыска. Если гидроаккумулятор, насос и водопровод имеют правильный размер, давление и скорость нагнетания будут одинаковыми для каждого из нескольких событий нагнетания.

Третье поколение ^{[ расплывчато ] Дизели с системой Common Rail} теперь оснащены пьезоэлектрическими форсунками для повышения точности с давлением топлива до 2500 бар (250 МПа; 36000 фунтов на кв. Дюйм). ^[10]

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Анализ влияния основных параметров регулирующего клапана на рабочие характеристики электромагнитного инжектора

Образец цитирования: Jia, X., Сун, Б., Ву, Д., Сюй, Д. и др., «Анализ влияния ключевых параметров регулирующего клапана на рабочие характеристики электромагнитного инжектора», Технический документ SAE 2017-01-2310, 2017, https://doi.org/10.4271/2017-01-2310.
Скачать Citation

Автор (ы): Сяоянь Цзя, Байган Сунь, Дунвэй У, Дан Сюй, Вэй Цзанг, Вэй Шан, Цзе Ван

Филиал: Пекинский технологический институт, Центр совместных инноваций EV, ASIMCO Tianwei, North General Power Group Co.