Коммон рейл дизель принцип работы системы впрыска

Из чего состоит система?

В состав топливной ЯМЗ 650 входят основные детали. отвечающие за ее функционал, и дополнительные элементы. Управляющий блок электронного вида получает сведения от датчиков и блока, отвечающего за управление машиной. С учетом настроек блок управляет впрыскиванием топливной жидкости и некоторыми дополнительными функциями, например, вентилятором, которым оснащен двигатель. Электронный элемент предоставляет водителю данные о состоянии системы впрыскивания топливной жидкости при помощи специальных лампочек и световых сигналов, которые расположены на приборной панели.

Фильтр для грубого очищения топлива дополнен отделителем влаги, ручным насосом и сменной деталью. Фильтр для тонкого очищения относится к полному топочному типу и оснащен парой фильтрационных деталей в сочетании с прибором, автоматически подогревающим топливную жидкость в зимний период. Еще один элемент — топливный насос с высоким давлением дополнен парой плунжерных участков и шестеренчатым приводным элементом. Рампа системы отвечает за соединение между форсунками и главным насосом. Она дополнена датчиком давления, клапаном перезапуска, защищающим контуры высокого давления при помощи вывода топливной жидкости в бак.

Помимо основных элементов система оснащена форсункой с электрическим управлением, в состав которой включен электрический клапан, управляющий открыванием и закрыванием распылительного элемента. Ее нельзя ремонтировать, но при этом необходимо заменять прокладки уплотнителей после всех демонтажных работ. Штуцер для подведения топлива к форсунке дополнен прибором, который предохраняет его от вращения за счет двух уплотняющих шариков. Такой штуцер необходимо менять при демонтажных работах так же, как и уплотнение. Фазовый датчик относится к индуктивному виду и отвечает за синусоидальное напряжение.

Частота сигнала от датчика пропорциональна скорости, с которой вращается двигательный элемент, при этом маховик оснащен 58 впадинами. Датчик для давления и температуры от впускного коллекторного элемента дополнен двумя измеряющими деталями, при наличии напряжения в 5 В он выдает выходное напряжение в промежутке между 0,5-4,5 В. Датчик для давления масла выпускает напряжение не более -7 бар при питании в 5 В. Еще один датчик засорения фильтрационных элементов топлива активируется, если расхождение в давлении между Р1 и Р2 способно дойти до 3 бар. Данные о загрязнении фильтров выводятся на экран только при наличии нагретого двигателя.

Дополнительный, но не менее важный элемент — муфта для активации вентилятора. Она включает в себя датчик частоты вращения и дополнена контрольным электрическим клапаном вискомуфты. Вычислительная часть электронного типа способна управлять вискомуфтой с помощью электрического клапана по мере востребованности одной из опций двигателя, например, температуры, режима для пониженной эффективности, активирования кондиционера либо отопителя.

Работа системы должна осуществляться по правилам при наличии высокого давления впрыска до 1400 бар в сочетании с током высокого напряжения

Если ее нужно разобрать, систему предварительно чистят и принимают все меры предосторожности, чтобы исключить попадание внутрь загрязнений

Составные части электронной системы впрыска топлива «COMMON RAIL SYSTEM 2»:

• электронный блок управления двигателя с охладителем (ЭБУ) (1) (650.3763010);
• фильтр грубой очистки топлива (2) (устанавливается потребителем);
• фильтры тонкой очистки топлива (3) (650.1028010 — в сборе);
• топливоподкачивающий (4);
• электромагнитный клапан-дозатор насоса топливного (5) (650.1111674));
• датчик частоты вращения вала топливного (датчик фазы) (6);
• насос топливный (7) (650.1111005);
• рампа (8) (650.1112552);
• перепускной (9);
• форсунки (10) (650.1112010);
• датчик давления в рампе (11) (650.1130540);
• датчик давления масла (12) (650.1130552);
• датчик температуры в контуре системы охлаждения (13) (650.1130556);
• датчик давления и температуры воздуха во впускном коллекторе (14) (650.1130548);
• датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя (15) (650.1130544);
• датчик давления и температуры топлива (16);
• аварийный сигнализатор (18) (ChekEngen).

Компоненты остальных вспомогательных функций:

• муфта отключения вентилятора (17);
• заслонка системы выпуска отработавших газов.

Информация, получаемая от датчиков.

Электронный блок управления транспортным средством (19) обменивается информацией с ЭБУ двигателя (1) посредством шлейфа (20).

• (А) — система всасывания;
• (В) — система низкого давления;
• (С) — система высокого давления;
• (D) — система возврата в топливный бак (21).

Источник

Что собой представляет топливная система Сommon Rail?

Система впрыска топлива этого типа считается одной из самых прогрессивных и надёжных в наше время. Именно поэтому практически все производители дизельных автомобилей предпочитают её устанавливать.

Топливную систему Сommon Rail можно сравнить со швейцарскими часами. Она точна, надёжна и долговечна, но только при грамотном использовании и обслуживании.

Немецкие специалисты концерна Bosch предусмотрели в системе разделение всех процессов, касающихся подачи и впрыска топлива. Внедрение Сommon Rail позволило снизить расход топлива (особенно на дальние расстояния), уменьшить шумность работы мотора и значительно сократить его вибрацию во время работы.

История

Топливная система Common Rail на двигателе грузовика Volvo

Викерс первым 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. Doxford Engines использовала 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 квадратный дюйм), при этом топливо хранилось в баллонах-аккумуляторах. Регулирование давления достигалось регулируемым ходом нагнетания насоса и «перепускным клапаном». 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 ГРМ, 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 оснащалась 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 . Купер-Бессемер GN-8 ( около 1942) представляет собой пример с гидравлическим управлением Common Rail дизельного двигателя, известный также как модифицированная общей топливная магистраль.

Прототип системы Common Rail для автомобильных двигателей был разработан в конце 1960-х годов Робертом Хубером из Швейцарии, а технология была развита доктором Марко Гансером из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, позже Ganser-Hydromag AG (эст. 1995) 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 и продана для общего пользования в 1995 году. Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году.

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. 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 , а позже в том же году Mercedes-Benz представила ее в своей модели W202 .

Достоинства и недостатки системы Common rail

Современная модификация данной системы позволила повысить мощность агрегата за счет распыления большего количества топлива. Так как в современных авто производители устанавливают большое количество всевозможных датчиков, электроника стала более точно определять количество дизтоплива, необходимого для работы ДВС на конкретном режиме.

Это основное преимущество коммон рейл перед классическими модификациями ТС с насос-форсунками. Еще один плюс в пользу инновационному решению – ее легче ремонтировать, так как она имеет более простое устройство.

К недостаткам относится дороговизна установки. Также она требует более качественного топлива. Еще один минус в том, что форсунки имеют более сложную конструкцию, поэтому у них меньший рабочий ресурс. Если выйдет из строя какая-то из них, клапан в ней будет постоянно открыт, из-за чего нарушится герметичность контура и система отключится.

Более подробно об устройстве и разных вариантах исполнения топливного контура высокого давления рассматривается в следующем видео:

Принцип работы компонентов топливного контура системы Common Rail. Часть 2

Смотрите это видео на YouTube

Пригласить на тендер

Если у Вас идет тендер и нужны еще участники:

Выберите из списка инересующий вас вид работАудит промышленной безопасностиИдентификация и классификация ОПО, получение лицензии на эксплуатацию ОПОРазработка ПЛА, планов мероприятий, документации, связанной с готовностью предприятий к ГОЧС и пожарной безопасностиОбследование и экспертиза промышленной безопасности зданий и сооруженийРаботы на подъемных сооруженияхРаботы на объектах котлонадзора и энергетического оборудованияРаботы на объектах газового надзораРаботы на объектах химии и нефтехимииРаботы на объектах, связанных с транспортированием опасных веществРаботы на производствах по хранению и переработке растительного сырьяРаботы на металлургических литейных производствахРаботы на горнорудных производствахОценка соответствия лифтов, техническое освидетельствование лифтовРазработка обоснования безопасности опасного производственного объектаРазработка документации системы управления промышленной безопасностьюРазработка деклараций промышленной безопасностиРаботы на объектах Минобороны (ОПО воинских частей) и объектах ФСИН России (ОПО исправительных учреждений)ПроектированиеРемонтно-монтажные работыЭлектроремонтные и электроизмерительные работыРазработка и производство приборов безопасности для промышленных объектовРазработка и изготовление нестандартных металлоизделий и оборудованияНегосударственная экспертиза проектной документации (инженерных изысканий)Предаттестационная подготовка по правилам и нормам безопасностиПрофессиональное обучение (рабочие профессии)Обучение по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности, теплоэнергетикеСпециальная оценка условий труда (СОУТ) (до 2014г. аттестация рабочих мест)Аккредитация и аттестация в системе экспертизы промышленной безопасностиСертификация оборудования, декларирование соответствияЭнергоаудитРазработка схем теплоснабжения и водоснабженияДругие работыПовышение квалификации, профессиональная переподготовкаОсвидетельствование стеллажейСкопируйте в это поле ссылку на Ваш тендер, для этого перейдите в браузер, откройте Вашу площадку, выделите и скопируйте строку адреса, затем вставьте в это поле. Если не получится напишите просто номер тендера и название площадки.персональных данных

Отличие от других систем

Прежде всего, рассмотрим основные преимущества механизма:

• Когда работает аккумуляторный механизм подачи горючего, можно регулировать время его действия при помощи электроники. Таким образом, дозировка топлива выполняется с большей точностью или порционно на протяжении работы мотора для стопроцентного сгорания.
• Конструкция Common Rail намного удобнее по сравнению с механизмом с насос-форсунками и проще ремонтируется.

Рассмотрим недостатки механизма впрыска:

• Самостоятельный ремонт или регулировка практически невозможны без наличия специального оборудования;
• в конструкции применяется огромное количество датчиков и других элементов управления;
• если происходит разгерметизация, весь механизм прекращает функционировать, подобное возможно по причине всего-навсего одной форсунки с нерабочим клапаном;
• устройство требовательно к качеству сжигаемого горючего;
• замена форсунок выполняется чаще, если сравнивать устройство с обычной системой.

На сегодняшний день система Common Rail является основой развития отрасли дизельного автомобилестроения. Инновационный механизм дает возможность существенным образом повысить скорость передвижения транспортного средства и уменьшить расход бензина. Повышение популярности системы обусловлено минимизацией вредоносных выбросов, загрязняющих атмосферу. Однако технология изготовления подобного механизма подразумевает определенные сложности, поэтому диагностика и ремонт должны выполнять профессионалы.

Сегодня системы Common Rail устанавливаются почти на 70% всех производимых дизельных моторов. Количество таких моделей транспортных средств возрастает с каждым днем. Корпорация Robert Bosch GmbH, опираясь на исследование статистики, утверждает, что к 2017 году количество транспортных средств, укомплектованных в соответствии с современной технологией прямого впрыска топлива, составит 90%. Поэтому почти все заводы-изготовители моторов сегодня используют аккумуляторные системы.

Среди всех компаний, занимающихся изготовлением механизмов подачи топлива, лидерами являются:

• R.Bosch;
• Denso;
• Delphi;
• L’Orange,Scania.

Посмотрев представленный видеоролик, можно получить подробную информацию об этой системе:

• Стук клапанов на холодном двигателе
• Стучат клапана на горячую
• Двигатель Ford EcoBoost (Экобуст)
• Что даёт облегчённый маховик

Основной недостаток

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.

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.

Разновидности систем common rail.

Система common rail имеет различные модификации.

Общепринятая спецификация различает несколько конфигураций системы common rail. Выбор установленной на автомобиле конфигурации зависит, прежде всего, от транспортного средства (для легковых автомобилей либо грузовых автомобилей). Принципиальная схема работы остается неизменной

Различия касаются, в основном, системы предварительной подачи топлива в контуре низкого давления и организации архитектуры системы.

Кроме того системы common rail могут отличатся схемой реализации используемого типа форсунок.

Тип 1. С  электромагнитным клапаном

Тип 2. С пьезоэлектрическим приводом

Оба типа могут устанавливаться на дизельные двигатели как легкового, так и грузового транспорта.

Проблемы, возникающие при эксплуатации двигателей с системой common rail

Высокая технологичность данной системы позволяет значительно повысить мощность двигателя, гибкость его работы и надежность. Однако применение такой системы накладывает определенные требования к качеству топлива и качеству обслуживания. Дело в том, что выход из строя какого-либо компонента системы, является причиной полной остановки работы двигателя. Особо следует следить за форсунками и их чистотой, так как выход форсунок из строя грозит серьезными тратами.

Устройство и принцип работы системы Common Rail

Схема и детали системы

Высокое давление 230-1800 бар.

Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

1. Подкачивающий топливный насос. Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.

2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева. Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.

3. Дополнительный топливный насос. Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.

4. Сетчатый фильтр. Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.

5. Датчик температуры топлива. Измеряет текущую температуру топлива.

6. Насос высокого давления (ТНВД). Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.

7. Клапан дозирования топлива. Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.

8. Регулятор давления топлива. Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.

9. Аккумулятор давления (топливная рампа). Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.

10. Датчик давления топлива. Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.

11. Редукционный клапан. Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.

12. Форсунки.

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы (аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.

В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД). Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе) и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам. Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.

Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.

Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

* короткое время переключения * возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта * точность дозировки впрыска

Работа пьезофорсунки Common Rail

И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.

Процесс впрыска

Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.

ТНВД

Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления. Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.

Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

Источник

Преимущества и недостатки

1. Расход горючего снижается на 15%, при этом мощность силового агрегата увеличивается на 40%.
2. Снижение уровня шума и вибраций несмотря на то, что крутящий момент увеличился.
3. Значительное снижение выхлопа, соответствие экологическому стандарту Евро-4.
4. Давление для подачи горючего не зависит от скорости вращения коленвала. Благодаря этому удалось добиться стабилизации горения на холостом ходу и малых оборотах.
5. Топливо подаётся несколькими порциями за цикл, что обеспечивает его полное сгорание.
6. По сравнению с классической системой, конструкция «коммон рэйл» проще, а её ремонтопригодность — выше.

Однако существуют и недостатки:

1. Если сравнивать с классическим агрегатом подачи горючего, форсунки имеют более сложную конструкцию и требуют более частой замены.
2. Высокое требование к качеству топлива, что особенно актуально в российских реалиях.
3. Если нарушена герметизация хотя бы одного элемента, вся система перестаёт работать.

Стенд для проверки форсунок и насосов высокого давления.

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

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

Схема системы питания дизеля «коммон рейл»: