GlobalAvtoNSK54 › Блог › 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.
Конструктивно система Коммон Рейл делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:
1 Подкачивающий топливный насос. Он подает дизельное топливо из бака в напорную магистраль.
2 Топливный фильтр, оснащенный клапаном для предварительного прогрева при низких температурах.
3 Вспомогательный топливный насос. Выполняет перекачку топлива от нагнетательной магистрали.
4 Сетчатый фильтр.
5 Температурный датчик.
6 ТНВД (топливный насос высокого давления) — чаще всего применяется насос распределительного типа.
7 Дозирующий клапан. Он регулирует количество топлива, попадающего в рампу.
8 Регулятор давления дизтоплива. Необходим для поддержания заданных показателей давления топлива в магистрали высокого давления.
9 Топливная рампа или аккумулятор. Фактически представляет собой трубку, по длине которой расположены штуцеры крепления форсунок.
10 Датчик давления. Расположен в магистрали высокого давления. Он фиксирует и передает соответствующие данные ЭБУ (электронный блок управления) двигателя.
11 Редукционный, или перепускной клапан. Позволяет поддерживать показатель давления в обратной магистрали на уровне 1 МПа, что обеспечивает правильную работу форсунок.
12 Топливные форсунки. Бывают двух типов: электрогидравлические или пьезоэлектрические. Первые управляются электромагнитным клапаном, а вторые оснащены пьезокристаллами, что позволяет существенно повысить скорость их работы.
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.
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:
1 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.
2 Основной — непосредственно обеспечивающий работу мотора.
3 Дополнительный — необходим для увеличения температуры нагрева отработавших газов, что обеспечивает сгорание сажи и уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу.
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:
1 давление в магистральном трубопроводе;
2 скорость вращения коленчатого вала;
3 расход воздуха, положение педали газа;
4 температуру топлива и воздуха;
5 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.
Источник
Common Rail по-французски: это просто и надежно? Разбираемся в тонкостях
Common Rail по-французски: это просто и надежно? Разбираемся в тонкостях
Концерн PSA первым представил дизельный двигатель с аккумуляторной системой впрыска топлива, более известной как Common Rail (переводится как «общая рампа»). Суть новой системы впрыска, разработанной для концерна PSD компанией Bosch, состоит в том, что топливный насос высокого давления подает (ТНВД) топливо в общую рампу (аккумулятор), откуда оно распределяется по форсункам. ТНВД в такой системе отвечает только за подачу топлива под заданным давлением, а количество топлива, подаваемого в камеры сгорания, регулируется форсунками – продолжительностью открытия их клапана. В течение одного цикла работы двигателя топливо впрыскивается несколько раз.
Система Common Rail сделала дизеля тише, экономичнее, мощнее и даже надежнее. Итак, первый двигатель с Common Rail появился в 1998 году. Это 4-цилиндровый 8-клапанный турбодизель, не оснащавшийся интеркулером и сажевым фильтром. Блок двигателя чугунный, но без съемных гильз. Головка блока сделана из алюминиевого сплава. Клапана с гидравлическими толкателями, которые исключают необходимость ручной регулировки тепловых зазоров. Привод ГРМ (в который помимо распредвала и помпы также входит ТНВД) – зубчатым ремнем.
Мощность двигателя составляет 90 л.с. Мотор носит обозначение DW10 TD (RHY) и относится к более известной в обиходе линейке HDI. Позже мотор оснастили интеркулером, что позволило увеличить мощность до 109 л.с. Такой двигатель носит обозначение DW10 ATED (RHZ). С 2001 года выпускную систему этих моторов стали оснащать сажевым фильтром. Блоки цилиндров двигателей DW10 ATED и DW10TD идентичны. Машины с двигателем DW10TD обычно ценятся больше, т.к. данный силовой агрегат не оснащается сажевым фильтром и двухмассовым маховиком, турбонагнетатель тут проще – без изменяемой геометрии направляющего аппарата турбинной части. При этом тяговые характеристики 90-сильного мотора вполне устраивают его владельцев. Крутящий момент в максимальные 205 Нм доступен уже при 1750 об/мин – на его волне автомобиль ускоряются бодро и резво. Расход топлива радует владельцев – в среднем можно запросто уложиться в 8 л/100 км. На трассе – 5 л/100 км.
Надежность и ремонтопригодность
Оба силовых агрегата считаются надежными и некапризными. Если двигатели DW10TD (RHY) и DW10 ATED (RHZ) заправлять хорошим топливом и обслуживать у грамотных специалистов, они легко ходят 400.000 – 500.000 км. Детали к этим моторам не пользуются особым спросом. Так, например, за форсунки просят около $50, за ТНВД – порядка $150, а контрактный двигатель можно купить за $200. Если вдруг мотор DW10TD (RHY) довели до того, что потребовался ремонт поршневой группы, лучше сразу искать мотор («столбик») или блок цилиндров – разборка и замена обойдется гораздо дешевле, причем можно быть на 100% уверенным в том, что состояние даже «б/ушного» блока будет очень хорошим.
Типичные «болячки»
Характерные неполадки мотора DW10TD (RHY) хорошо известны и в целом малочисленны. Самым не долгоиграющим (если топливная система Bosch CP1) элементом является подкачивающий топливный насос, отвечающий за подачу топлива из бака к ТНВД. Этот насос подает топливо под давлением порядка 1 атм. Моторчик насоса служит порядка 150.000 км. Обычно выходят из строя щетки электромотора, возможен также выход из строя его реле (находится под капотом) или банальное засорение сетки грубой очистки. Признаки поломки можно определить на слух: моторчик насоса стоит под задним сиденьем и при включении зажигания издает характерный жужжащий звук, который слышен в салоне. Насос с разборки предлагают за $30-50, оригинальный новый примерно втрое дороже.
Также может выходить из строя регулятор, контролирующий давление в общей рампе. Признаки скорого его выхода из строя заключаются в неуверенном запуске мотора. Также известны случаи, когда после выключения зажигания мотор продолжает работать буквально пару секунд. Это внешние признаки поломки регулятора, на которые может обратить внимание владелец автомобиля. В условиях СТО также обнаруживается непостоянное или низкое давление в рампе Common Rail. Часто в неполадках, связанных с регулятором давления, виновато засорение его сеточки. Регулятор с сеткой грубой очистки появился на моторах DW10TD после 2001 года. Чистка сеточки – в идеале в ультразвуковой ванне – обычно решает описанные выше проблемы.
ТНВД мотора DW10TD довольно редко становится виновником проблем. Прежде всего стоит проверить насос подкачки и регулятор давления. Если они исправны, следует искать проблему именно в ТНВД – придется обращаться к специалистам.
Отдельного упоминания заслуживает топливная система Siemens SID 801, которой была укомплектована малая часть моторов DW10TD (RHY). Узнать, топливная система какого поставщика установлена на двигатель, можно посмотрев обозначения на блоке управления («мозгах»), проверив наличие насоса подкачки под сиденьем (если есть – топливная система от Bosch) или проверив VIN.
Bosch или Siemens?
Принципиальное устройство топливных систем Bosch CP1 и Siemens SID 801 одинаково. Однако подкачивающий насос Siemens SID 801 встроен прямо в ТНВД. «Подкачка» легко завоздушивается: чаще всего это случается, если владелец насухо выезжает бак. Или же после неквалифицированной замены топливного фильтра. При завоздушивании зависает клапан регулировки низкого давления. Мотор не запускается, прокачка топлива не помогает. Для устранения проблемы приходится обращаться на СТО, где снимут ТНВД и отремонтируют клапан. Кстати, полный ресурсный ремонт ТНВД Siemens обойдется в разы дороже, чем ремонт ТНВД Bosch CP1 и займет дольше времени – из-за малой распространенности детали к этой топливной системе доступны в основном под заказ. Да и на разборках их практически не найти.
Одним словом, ранние экземпляры моторов с Common Rail сконструированы просто и надежно. Они радуют владельцев экономичностью и неприхотливостью. Если есть выбор, лучше предпочесть 90-сильный силовой агрегат с топливной системой Bosch CP1.
Источник