Common Rail — что это такое? Принцип работы

Ремонт

Окунемся в историю

Прототип данной системы впрыска был изобретен в далеких 60-х инженером из Швейцарии Робертом Хубертом. Однако его изобретение в то время не снискало славу и было вынуждено бездействовать еще долгих тридцать лет.

В конце прошлого столетия, когда вопрос экологичности дизелей стал весьма актуальным, на коммон рейл снова обратили внимание. Первоначально ее устанавливали на двигатели грузовых автомобилей и только спустя несколько лет, когда ее эффективность была продемонстрирована во всей красе, Common Rail начали устанавливать и на легковые машины.

Устройство системы Common Rail

Система впрыска данного типа является двухконтурной, в состав которой входят:

  • контур ВД (высокого давления), оснащенный топливным насосом высокого давления (ТНВД); форсунки, дозирующий клапан, контрольный клапан (регулятор давления), рампа и аккумулятор;
  • контур НД (низкого давления) с топливным электронасосом; компенсационный бачок, фильтр, насос шестеренного типа

Из топливного бака с помощью насоса низкого давления топливная смесь проходит через фильтр и компенсационный бачок и попадает в ТНВД. Далее топливный насос перекачивает дизтопливо в аккумулятор под высоким давлением. Из аккумулятора топливо поступает в форсунки, а в дальнейшем распрыскивается в камеру сгорания.

Топливный насос

ТНВД используется для подачи топлива в топливную рампу под высоким давлением до 1600 бар.

Форсунки

Основным назначением форсунок является подача ТС в камеру сгорания через впускные клапаны. Форсунки соединяются с рампой при помощи топливных подводов. В подобной системе используется два вида форсунок – пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки.

Дозирующий клапан

Клапан данного типа предназначен для замера нужного объема дизтоплива, поступающего в топливный насос.

Контрольный клапан

Такой клапан используется для контроля над давлением топлива, которое создается в топливной системе при различных рабочих режимах двигателя. Клапан располагается на рампе.

Рампа выполняет несколько функций – накапливает дизтопливо под высоким давлением, а также выравнивает любые скачки давления, которые появляются во время распределения топлива по форсункам.

Блок управления

Все рабочие процессы, которые происходят в топливной системе дизельных двигателей,  контролируются блоком управления. Сама же система управления состоит из блока управления, датчиков и механизмов исполнения.

В системе Common Rail, впрочем, как и в любой другой топливной системе предусмотрены стандартные входные датчики для определения количества оборотов двигателя, температурного режима поступающего воздуха, давления топливной смеси, уровня кислорода, температуры жидкости-хладагента, положения педали акселератора и др.

К механизмам исполнения можно отнести форсунки, клапан дозирования ТС и контрольный клапан.

По своей конструкции система Common Rail представляет собой контур высокого давления. При работе двигателя осуществляется непосредственный впрыск топлива (то есть горючее поступает сразу в камеру цилиндров). Есть несколько элементов, которые связаны с работой системы Common Rail. Что это за составляющие? В первую очередь это топливный насос высокого давления. Также в работе используется клапан дозирования и регулятор давления.

Еще по теме  Когда пора менять масло в механической КПП

Кроме этого, в конструкции есть топливная рампа и форсунки. Common Rail – достаточно сложная система, и чтобы понять ее принцип работы, рассмотрим особенности каждой составляющей.

Составляющие Common Rail

  • участок низкого давления;
  • участок высокого давления;
  • датчики, передающие сигналы от системы на ЭБУ.
  • насос высокого давления, служащий заменой обычному ТНВД;
  • трубку-аккумулятор, которая служит для поступления горючего с определенным давлением;
  • патрубки высокого давления;
  • форсунки двигателя.
  • топливным баком;
  • патрубками соединения;
  • насосом подкачки;
  • топливным фильтром.

Насос

Итак, ТНВД. Данный механизм служит для создания высокого давления жидкости. Уровень зависит от загруженности двигателя и оборотов коленчатого вала. Как известно, на дизелях обороты регулируются не открытием дроссельной заслонки, а именно порцией подаваемого топлива. За это и отвечает ТНВД. Устройство довольно сложное, поэтому данный элемент – самая дорогая составляющая в дизельном автомобиле (кончено, за исключением основных агрегатов, таких как ДВС и КПП).

Типы впрыска Common Rail

Основную задачу в работе Коммон Рейл выполняет электронный блок, являющийся дирижером во множественных системах современного автомобиля. Всевозможные датчики посылают данные на ЭБУ, а уже блок занимается равномерным распределением горючего, продолжительностью открытия форсунок и контролем других параметров впрыска.

Сначала горючее поступает из бака благодаря насосу на ТНВД, проходя этап очистки топливными фильтрами. ТНВД занимается лишь контролем требуемого давления в системе.

Затем горючее отправляется в трубку-аккумулятор или рейку, откуда идет уже непосредственно к самим форсункам и впрыскивается в цилиндры. На форсунках установлены управляющие клапаны, моменты открытия которых и создают необходимые параметры впрыска.

За моментами открытия клапанов форсунок наблюдает электронный блок посредством датчиков. Собственно, в ЭБУ забита специальная программа, которая предназначена для регулирования моментов впрыска и порции поступающего горючего. Помимо этого, ЭБУ отвечает за работоспособность всей системы Common Rail. И благодаря ЭБУ появилась функция поступления предварительного количества горючего перед основным, что позволяет существенно повысить качество процесса сгорания.

Что это такое? Различают несколько типов впрыска топлива в системе:

  • Предварительный.
  • Основной.
  • Дополнительный.

Первый производится перед основным с целью повысить давление и температуру в камере сгорания. Так осуществляется ускоренное самовоспламенение основного заряда и снижение шума работы двигателя. Предварительный впрыск может быть разным, в зависимости от режима работы двигателя. Так, на холостом ходу он производится дважды. При повышении нагрузки – единожды. При полной нагрузке предварительный впрыск не осуществляется.

Цель основного впрыска – обеспечить непосредственно работу двигателя. На подтипы он не подразделяется. Дополнительный впрыск служит для снижения уровня токсичности отработавших газов. Так, с кислородного датчика поступает информация на ЭБУ, после чего подается еще одна порция топлива. Вредные вещества дожигаются в каталитическом нейтрализаторе (еще его называют

Достоинства и недостатки

За оптимальную работу автомобиля, оснащенного Common Rail, отвечает качество поступающего горючего. Оно обязано отвечать стандарту EN 590 и ни в коем случае не должно иметь примесей. При использовании некачественного дизеля форсунки засоряются и могут выйти из строя, после чего потребуется их замена.

Да, топливный фильтр занимается очисткой горючего, однако даже он не спасет от примесей, мелких частиц пыли и грязи. Желательно через каждые 8-10 тысяч километров производить замену фильтра. Конечно, можно попробовать установить высококачественный дорогой фильтр и надеяться, что он сможет справиться с «тракторным» дизелем, однако будет огромный риск в износе форсунок, и стоимость ремонта которых вряд ли сравнится с экономией на топливе.

Еще по теме  Закончился срок действия водительского удостоверения - что делать? Порядок продления срока действия водительского удостоверения

Многие также не рекомендуют пользоваться биотопливом по вышеизложенным причинам. К тому же биотопливо имеет нехорошее свойство накапливать влагу, что приводит к увеличению уровня влажности во всей системе Коммон Рейл. А это увеличивает риск преждевременного износа элементов системы. Допускается применение биотоплива в размере не более 5 % от остального горючего. Однако полученная смесь также должна соответствовать EN 590.

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.

Common Rail - что это такое? Принцип работы

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.

Достоинства Коммон Рейл

Стоит отметить, что первое поколение системы появилось в 1999-м году. Она выдавала давление в 145 МПа. Через два года появилось следующее поколение системы (160 МПа). Common Rail 3 разработано в 2005-м году. На данный момент автомобили оснащаются системой «Коммон Рейл» четвертого поколения. Форсунки работают под давлением 220 МПа.

Безусловно, и главным достоинством можно назвать снижение расхода горючего.

Еще по теме  Круиз-контроль - что это такое и как работает в авто

Топливо впрыскивается в цилиндры под высоким давлением, что приводит к более полному его сгоранию и, соответственно, снижению расхода. Экономия составляет примерно 15 %. При этом увеличивается и мощность ДВС, которая возрастает почти вполовину.

Отмечено также, что двигатель меньше шумит из-за увеличения крутящего момента, а это способствует более комфортабельному передвижению.

И да, не стоит забывать про экологию. Благодаря более полному сгоранию топлива количество вредных выбросов в атмосферу снижается. А это значит, что мы получаем экологичный дизельный двигатель увеличенной мощности, который потребляет при этом меньше горючего. Не этого ли хотели инженеры много лет назад?

Как видим, Common Rail имеет несколько явных преимуществ и всего один существенный недостаток. Если заливать только качественное горючее и вовремя менять топливные и воздушные фильтры, система докажет свою работоспособность и эффективность. Также рекомендуется держать в чистоте электронные компоненты устройства, поскольку от их качества работы зависит работа всей системы в целом.

Форсунки

Стоит отметить, что таковые устанавливаются как на бензиновые (инжектор), так и на дизельные двигатели. Однако их главное отличие – это давление, которое они создают. В нашем случае форсунка «Коммон Рейл» еще и управляет количеством топлива, что подается непосредственно в цилиндр. Элемент связан непосредственно с рампой. На данный момент используется два вида форсунок:

  • Пьезофорсунки («Бош»).
  • Электрогидравлические (основной производитель – «Дэлфи»).

В последнем случае подача топлива производится за счет работы электромагнитного клапана.

В пьезофорсунках за это отвечают специальные кристаллы. Скорость работы таких элементов на порядок выше, поэтому они более распространены. Однако ремонт Common Rail (форсунок) произвести своими руками невозможно из-за сложности конструкции и точных настроек. Поэтому все работы по обслуживанию системы осуществляются только на специализированных СТО. Это и есть главный недостаток таких автомобилей.

Как работает?

Работа системой впрыска контролируется системой управления дизелем. В последнюю входят исполнительные механизмы, датчики и ЭБУ. Учитываются все параметры – положение педали газа, температура охлаждающей жидкости, количество подаваемого воздуха и даже состав выхлопных газов (лямбда-зонд). Что касается исполнительных механизмов, ими и являются вышеперечисленные форсунки, рампа, ТНВД, регулятор и клапаны.

Итак, как действует данная система? На основании сигналов, что воспринимают контролирующие датчики, системой формируется нужное количество топлива. Оно подается через дозирующий клапан. Горючее попадет в насос, а затем под давлением идет на рампу. Нужное давление в ней удерживается специальным регулятором.

В определенный момент от ЭБУ поступает сигнал на форсунки, и те осуществляют открытие каналов на определённый промежуток времени. В зависимости от режима работы двигателя, количество топлива и давление может автоматически меняться системой на основании данных из кислородного датчика. Однако разбег должен быть небольшим. Существенные отклонения говорят о неисправностях с системой «Коммон Рейл».

Оцените статью
Авторейтинг
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.