Система Common Rail применяется исключительно на дизельных моторах, хотя по структуре она очень похожа на её аналог у бензиновых двигателей с непосредственным впрыском типа GDI. Такое сближение говорит о правильности подхода, если два таких разных направления сходятся практически в одной точке. Координаты которой лежат в области минимальной токсичности выхлопа, высокой экономичности и снижения акустического загрязнения.

Что представляет собой самая современная топливная система для дизелей

Есть несколько терминов для выделения главной особенности данной системы. Понятными они становятся, если знать историю перехода к Common Rail от более традиционных способов доставки дизтоплива в камеры сгорания двигателей с воспламенением от сжатия. Ранее создание давления и дозирование осуществлялось топливным насосом высокого давления (ТНВД), соединяемого трубопроводами с механическими форсунками, или более простой системой из насос-форсунок. Но с введением электронного управления впрыском структуру изменили.

Новая система состоит из следующих устройств:

• подкачивающего насоса низкого давления, доставляющего топливо из бака;
• подсистемы фильтрации;
• ТНВД с электрическим регулятором давления;
• магистрали высокого давления и аккумулирующей топливной рейки;
• датчика высокого давления;
• электроуправляемых форсунок с трубопроводами подачи топлива и обратного слива;
• блока управления с набором датчиков и интерфейсов;
• регулятора давления в обратной магистрали.

Устройство получилось понятным и логичным по структуре, но очень непростым в исполнении, внедрение потребовало разработки новых технологий производства отдельных узлов и уточнения алгоритмов работы.

Дизельная Hyundai Santa FE 2.2 CRDI (часть 2)

Что такое система впрыска Common Rail? Особенности и принцип работы

Особенности строительства разгрузочного пандуса

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

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

Принцип действия Common Rail

Дизтопливо забирается из бака, проходя через насос низкого давления и систему фильтрации. Требования очистки вообще очень важны для дизельной аппаратуры, а у такой технически совершенной со сверхвысоким давлением в особенности. Не допускается наличие воды, серы и малейших твёрдых частиц или смолистых включений.

ТНВД с механическим приводом обеспечивает создание штатного давления в топливной рейке во всём диапазоне расходов. Для этого он снабжён приводом от механики двигателя, одним или несколькими плунжерами и регулятором давления, петля обратной связи которого замкнута через датчик давления на рампе и компьютер электронного блока управления. Программа отслеживает изменения параметра и корректирует подачу управляемого ТНВД.

Тот же компьютер выполняет роль предварительного дозирования расхода, на основании сигналов своих датчиков оценивая требуемое количество топлива и соответствующим образом регулируя производительность ТНВД. Это важно для стабильности давления в системе и сглаживания пульсаций. Принцип аккумулирования подразумевает постоянство как на длительных, так и на коротких временных отрезках.

Форсунки выполнены по электрогидравлической схеме, где электромагнитный или пьезокристаллический клапан выполняет релейные функции, а силовая коммутация поршня основного клапана осуществляется мощным давлением в рейке. Моменты открытия и закрытия определяются блоком управления индивидуально для каждой форсунки.

За счёт достижения значительного быстродействия инжекторов каждый клапан может открываться и закрываться несколько раз за цикл. Этим достигается оптимизация процессов горения и мягкая работа дизеля. Так например, на холостом ходу и малых нагрузках впрыскивается одна или две пилотные порции топлива, горение которых поднимает температуру в цилиндре, подготавливая условия для эффективного срабатывания основного впрыска. А затем, при необходимости, можно добавить ещё одну порцию, которая потребуется для мощностного режима. Система хорошо адаптируется к любому нагрузочному режиму.

Общее количество фаз впрыска может увеличиваться, если того требует усовершенствованный мотор. Быстродействие инжекторов вполне такое позволяет, сейчас число фаз в некоторых режимах доходит до десятка.

Показателем совершенства поколений системы Common Rail может быть также достигаемая величина давления. Она превысила 2000 атмосфер и продолжает расти.

Особенности и принцип работы

Принцип работы топливной системы этого типа основан на разделении процессов создания высокого давления и непосредственно впрыска дизеля. Из топливного бака горючее закачивается в систему насосом низкого давления. При этом оно проходит через фильтры, где очищается от примесей и различных загрязнений. По контуру низкого давления дизтопливо поступает в ТНВД, который имеет механический привод. Он, в свою очередь, выполняет закачку топлива в рампу, где оно аккумулируется до момента впрыска. Это позволяет постоянно поддерживать нужный уровень давления, независимо от текущего режима работы двигателя.

Получая данные от датчиков системы, ЭБУ двигателя определяет, какое количество топлива необходимо подать ТНВД на топливную рампу. После этого открывается клапан дозирования горючего, которое поступает в аккумулятор. Топливо при этом находится под заданным уровнем давления, поддерживаемым регулятором.

Схема форсунки системы коммон рейл в разрезе

Как только необходимый объем дизеля закачивается в рампу, ЭБУ посылает команду на открытие форсунок, соответствующих циклу работы двигателя. В течение одного цикла работы такой системы осуществляется многократный впрыск, состоящий из трех этапов:

• Предварительный – необходим для повышения температуры и сжатия в камере сгорания, что позволяет ускорить процесс самовоспламенения. На холостом ходу может выполняться два предварительных впрыска, при увеличении оборотов – один, а на полной мощности предварительного впрыска нет.
• Основной – непосредственно обеспечивающий работу мотора.
• Дополнительный – необходим для увеличения температуры нагрева отработавших газов, что обеспечивает сгорание сажи и уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу.

В современных дизельных двигателях может выполняться от 7 до 9 фаз впрыска.

Преимущества и недостатки магистрального впрыска

Достоинства системы понятны из причин её появления. Обеспечивать чистоту выхлопа дизельных двигателей вообще очень трудно, а не имея в своём распоряжении хорошо управляемой топливной аппаратуры принципиально невозможно. Тем более, что эти процессы происходят на фоне постоянного роста литровой мощности турбодизелей с одновременным снижением расхода. Приходится устанавливать сложные многокомпонентные системы очистки, которые нуждаются в обслуживании со стороны топливной аппаратуры. В частности, это поддержание оптимальной температуры каталитических нейтрализаторов, дожигателей и сажевых фильтров. При том, что никто не станет для этого изменять режим работы мотора, он всегда должен выдавать ровно то, что желает водитель и требует дорожная обстановка.

Система магистрального впрыска со всем этим справляется именно благодаря двум её основным положительным качествам – давлению и быстродействию. Но они же стали причиной проявления недостатков. В первую очередь это высокая цена оборудования. С такими давлениями и механическими нагрузками мало каким механизмам приходится иметь дело. И тут проявляется второй минус системы – она очень требовательна к качеству дизтоплива. При заправке дешёвой соляркой весь и без того не очень большой ресурс быстро испарится. Выйдет из строя высокотехнологичный ТНВД и не менее сложные форсунки.

Тем не менее, выхода нет, экологические нормы никто отменять не собирается. Остаётся совершенствовать аппаратуру, повышая её стойкость и запас по характеристикам. Изготовители успешно с этим справляются, судя по быстрому захвату рынка грузовых и пассажирских перевозок дизельными автомобилями с системой Common Rail.

В чем секрет эффективности

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

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

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

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

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

Преимущества и недостатки

Основные достоинства дизельных ДВС с впрыском Сommon Rail:

• экономичность;
• приемистость двигателя (эластичность), мощность;
• уменьшение вибраций, шума;
• экологичность.

Как бы это странно не прозвучало, но система впрыска с топливной рейкой не имеет явных недостатков, так как назвать минусом требовательность к качеству топлива было бы неправильно. Согласитесь, что это скорее проблема АЗС и контролирующих органов, нежели системы впрыска дизельного двигателя. Отрицательными моментами могут стать лишь конструктивные особенности ТНВД, форсунки или датчиков той либо иной модели. К примеру, некоторые насосы имеют довольно мягкий алюминиевый корпус, поэтому со временем они начинают гнать стружку, появление которой чрева выходом из строя форсунок и ускоренным износом ТНВД. Также всем известно, что пьезоэлектрические форсунки имеют меньший ресурс и часто не поддаются ремонту.

При эксплуатации дизельного двигателя с системой Сommon Rail следует помнить о высоких требованиях к качеству топлива и строгом соблюдении периодичности замены фильтров.

Система впрыска Common Rail является прогрессивной системой впрыска, которая применяется в большинстве современных дизельных двигателей. Данная система предусматривает разделение всех процессов при подаче и впрыске топлива. Система данного типа была разработана ведущими специалистами компании Bosch.

Использование подобной системы позволяет в значительной степени снизить расход дизтоплива, уменьшить токсичность и шумность дизелей. Именно поэтому к существенным преимуществам системы Common Rail можно отнести широкий диапазон утанавливаемого давления при подаче топлива на различных рабочих режимах двигателя, а также контроль над моментом впрыска.