Устройство и принцип работы системы common rail

Система управления и регулирования в дизельном двигателе

Блок управления двигателем определяет по­ложение педали подачи топлива и рабочие состояния двигателя и автомобиля при по­мощи различных датчиков (см. «Электронная система управления дизельным двигателем»). Поступающие на блок данные включают: скорость вращения и угол поворота коленча­того вала; давление в топливной рампе, дав­ление всасываемого воздуха; температуру вса­сываемого воздуха, охлаждающей жидкости и топлива; массовый расход воздуха и скорость вращения колес (для вычисления скорости движения автомобиля). Электронный блок управления выполняет обработку входных сигналов. В режиме реального времени он осуществляет управление клапаном регули­рования давления или дозатором, форсунками и иными исполнительными механизмами, на­пример, клапаном системы рециркуляции от­работавших газов, турбонагнетателем и т.д.).


Основные функции системы Common Rail

Основные функции системы Common Rail заключаются в точном регу­лировании продолжительности впрыска и коли­чества впрыскиваемого топлива при постоянном давлении. Это обеспечивает низкий расход то­плива и стабильность рабочих характеристик.

Функции коррекции для вычисления параме­тров впрыска топлива

Функции коррекции служат для компенсации разброса параметров компонентов система впрыска топлива и двигателя.

  • Компенсация разброса подачи топлива форсункой: коррекция разброса подачи топлива новыми форсунками с использо­ванием данных испытаний, выполненных на заводе-изготовителе, записанных в память блока управления.
  • Калибровка нулевой подачи топлива: ком­пенсация дрейфа количества впрыскивае­мого топлива с использованием коротких те­стовых впрысков и оценки сигнала скорости в режиме высокого разрешения по времени.
  • Контроль баланса топлива: разброс параме­тров компонентов системы впрыска топлива и двигателя вызывает различия значений крутящего момента, создаваемого отдель­ными цилиндрами. Коррекция количества впрыскиваемого топлива вычисляется, ис­ходя из возникающего в результате этого разброса колебаний скорости вращения.

Адаптация среднего значения количества топлива: среднее значение количества впрыскиваемого топлива вычисляется по сигналам кислородного датчика, датчика массового расхода топлива и датчика массо­вого расхода воздуха. Величина коррекции вычисляется посредством сравнения зна­чения уставки с фактическими значениями.

Дополнительные функции системы Common Rail

Дополнительные функции регулирования в режиме регулирования с обратной связью и без обратной связи выполняют задачи снижения содержания вредных веществ в отработавших газах и расхода топлив, или обеспечения до­полнительного комфорта и безопасности. Некоторыми примерами являются:

  • Управление системой рециркуляции отра­ботавших газов;
  • Управление процессом наддува в двигателе;
  • Управление системой круиз-контроля;
  • Управление электронным иммобилайзером.

Интеграция электронной системы управления дизельным двигателем в общую сеть автомобиля облегчает обмен данными с другими системами, например, системой управления трансмиссией или системой кондиционирования воздуха. Диагностический интерфейс облегчает анализ данных при поиске неисправностей.

В следующей статье я расскажу о форсунках дизельного двигателя.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Как выполняется ремонт форсунок Common Rail в автотехцентре «Дизель-Сервис»?

Выявление причин неполадок в системе – непростая задача, поскольку в ее состав входит большое количество разнообразных датчиков, регуляторов и других элементов управления. Поэтому ремонт форсунок начинается с диагностики на специализированном стенде с лицензионным программным обеспечением. Проверка на стенде воссоздает работу топливного оборудования автомобиля и позволяет сравнить полученные показатели налива с эталонными характеристиками, установленными производителем.

Чтобы отремонтировать форсунки Common Rail, требуется высокотехнологичное оборудование. Ремонтная зона автотехцентра «Дизель-Сервис» оснащена:

  • двумя новейшими комплексами КО 4000 МАКТЕСТ для компьютерной сборки и настройки форсунок;
  • стендом ТК 1026 МАКТЕСТ для тестирования собранной топливной аппаратуры;
  • всем необходимым специальным инструментом.

Ремонт Common Rail выполняется с применением только оригинальных запчастей от фирм-производителей дизельного топливного оборудования — Bosch, Denso, Delphi и других. Все востребованные запчасти и расходники всегда имеются на складе, поэтому ремонт топливной аппаратуры займет минимально необходимое время.

На выполненные работы предоставляется 6-месячная гарантия. А для постоянных клиентов предусмотрена система скидок на диагностику и на работы по ремонту.

Как распознать неисправность форсунок?

Главной причиной поломки системы Common Rail является низкое качество топлива, на местных АЗС в нем может встречаться вода, грязь, присадки и посторонние примеси. Наиболее чувствительны к некачественному топливу форсунки, выпускаемые компанией Delphi. Владельцам автомобилей, оборудованных системой впрыска с их использованием, следует в особенности тщательно подходить к выбору автозаправки.

К быстрому выходу форсунок из строя приводит и нерегулярное прохождение планового ТО, использование низкокачественных расходников и запчастей при обслуживании и ремонте.

Заподозрить неисправность форсунок можно, если вы наблюдаете один или несколько из нижеперечисленных симптомов:

  • затрудненный пуск и нестабильная работа мотора;
  • дым черного или белого цвета из выхлопной трубы;
  • рост расхода топлива;
  • падение мощности силовой установки.

Конечно, не всегда эти наличие этих дефектов является результатом выхода из строя именно форсунок. Подобные симптомы проявляются и в случае неисправности отдельных датчиков, поломке регулятора давления, ТНВД и других элементов топливной аппаратуры. Установить причину сбоев в работе двигателя и выполнить ремонт топливного оборудования в Москве вы можете, записавшись на диагностику в наш автотехцентр.

Снизить риск поломок системы Common Rail поможет замена масла, масляного, топливного и воздушного фильтров в строгом соответствии с регламентом производителя

Важно использовать только оригинальные или лицензионные запчасти и расходники, рекомендованные производителем. Дополнительно необходимо регулярно проводить проверку и чистку форсунок дизеля

Эти несложные и недорогие меры позволят предотвратить дорогостоящую замену форсунок вследствие их полного выхода из строя. И, конечно же, заправку автомобилей стоит осуществлять только на проверенных АЗС, гарантирующих качество топлива.

Как работает система Коммон Рейл


Принцип работы Common Rail такой: электронасос подает топливную смесь к ТНВД. Подача совершается под давлением 2,6-7 бар, и давление продолжает нагнетаться. Оно может достичь и 600 бар, если прокручивать двигатель стартером. А запуск мотора приведет к нагнетанию давления до 1500-2000 бар.

В рейке давление все время поддерживается на нужном уровне. Управляет уровнем специальный датчик. Излишки топливной смеси поступают в магистраль возвратного слива. Регулирующее устройство размещают как в корпусе ТНВД, так и в топливной рейке. В рейке может находиться дроссель быстрого сброса топлива, способный предотвратить образование трещин на стенках при возникновении нештатной ситуации.

На некоторых системах стоят температурные датчики для более точной работы. Иногда встречается отдельная форсунка, которая нужна для увеличения дозировки топливной смеси и прожигания отложений в сажевом фильтре. Есть системы, где прожиг сажевых отложений в фильтре осуществляется путем изменения подаваемой в цилиндры дизеля топливной массы или корректировки момента впрыска при помощи ЭБУ.

Подача топлива

Уже упоминалось, что система впрыска Common Rail использует многократную подачу дизтоплива в цилиндр за один рабочий цикл мотора. Всего применяется три вида впрыска – предварительный, основной и дополнительный.

Предварительный впрыск «подготавливает» среду. Небольшое количество топлива, впрыснутое чуть раньше, приводит к возрастанию давления и температуры в камере сгорания. В дальнейшем это обеспечивает легкое и плавное воспламенение основной части горючей смеси. Благодаря этому впрыску шумность работы дизельной силовой установки снижается.

При основном впрыске в камеру сгорания подается рабочая порция дизтоплива, которая и обеспечивает работу силовой установки.

Дополнительный впрыск происходит уже на цикле рабочего хода, после того, как смесь сгорела. В задачу этого впрыска входит увеличение температуры отработанных газов, обеспечивая сгорание частиц сажи в сажевом фильтре. Тем самым повышается экологичность выхлопа.

График впрыска топлива

Интересно, что ЭБУ может регулировать многократный впрыск, подстраивая подачу под определенные условия работы силовой установки. К примеру, на холостом ходу предварительных впрысков топлива может быть два, чтобы обеспечить более лучшие условия для сгорания основной порции дизтоплива. При средней же нагрузке предварительно топливо подается только раз, а при максимальной подготовка уже не требуется.

Как видно, водитель на процесс работы системы Common Rail практически не влияет. Даже нажимая на педаль акселератора, он просто подает сигнал на ЭБУ, который затем обработается и учтется при формировании импульса на открытие форсунок. Вся работа системы питания полностью контролируется и регулируется электронной частью.

Принцип действия

Теперь о том, как работает Common Rail. Первый контур особо рассматривать нечего. В его задачу входит очистка и подача топлива к ТНВД. Единственное, что можно отметить, так это то, что топливоподкачивающий насос может быть механическим, интегрированным в ТНВД, или же электрическим, установленным отдельно в топливную магистраль.

Принцип работы ТНВД тоже остался прежним. Имеющиеся в конструкции плунжерные пары при работе сжимают дизтопливо, из-за этого повышается давление, и выталкивают его дальше. Но если раннее, в классической системе, водитель регулировал количество дизтоплива, которое будет подвергаться сжатию, то в Common Rail такой надобности нет. В ней плунжерные пары работают со определенными порциями топлива, которые не изменяются. Единственное, на создаваемое насосом давление может повлиять блок управления, при надобности отключив плунжерную пару.

Из ТНВД дизтопливо, уже сжатое, по магистрали подается в рампу. За счет установленных на этой рампе датчика и клапана регулировки осуществляется аккумуляция (наращивание) давления до требуемых значений.

Происходит это так: насос, независимо от работы силовой установки постоянно качает топливо, за счет этого давление в магистральном трубопроводе постоянно возрастает. При этом значение давления постоянно контролируется ЭБУ благодаря датчику. Подержание его в требуемом диапазоне для того или иного режима работы силовой установки осуществляется клапаном регулировки. Если давление возрастает выше нормы, электронный блок подает сигнал на открытие этого клапана и часть топлива по сливной магистрали сбрасывается в бак, тем самым и производится регулировка.

Помимо аккумуляции давления, рампа выполняет еще одну функцию – сглаживает «толчки» дизтоплива, закачиваемого насосом и устраняет колебания давления при его падении при впрыске.


Топливо сливается не напрямую, а проходит через охладитель, поскольку при сжатии оно достаточно сильно разогревается. Что касается подогревателя, то он включен в первый контур и обеспечивает нагрев дизтоплива для повышения его текучести при сниженных температурах окружающей среды. В задачу же отсекателя входит прекращение подачи дизтоплива на ТНВД в случае возникновения нарушения в системе.

Топливная рампа посредством магистралей соединена с всеми форсунками. А далее уже при надобности происходит открытие той или иной форсунки для впрыскивания порции дизтоплива в камеру сгорания.

Особенности работы форсунок

Но форсунки в системе впрыска Common Rail функционируют не так, как на механической схеме. Если раннее их открытие осуществлялось за счет превышения определенного значения давления, то здесь этим процессом полностью управляет ЭБУ.

Электрогидравлическая форсунка

Принцип работы электрогидравлических форсунок следует рассмотреть несколько подробнее. Открытие для подачи топлива осуществляется все так же – за счет давления, но сам принцип работы несколько иной.

Суть такова: на запорной игле распылителя сделан ободок, который играет роль поршня. Топливо под давлением подается и под этот поршень, и над ним. За счет равности давления и усилия пружины игла прижата к седлу и распылитель закрыт.

Пространство над иглой объединено каналом с магистралью слива. Но в этом канале размещается электромагнитный или пьезоэлектрический клапан, который перекрывает его.

Срабатывание форсунки делается за счет подаваемого электрического сигнала с блока. Он, поступая на клапан, приводит к его открытию, при этом канал отпирается и топливо из пространства над иглой уходит в сливную магистраль. В результате появляется разница давления и дизтопливо, находящееся под иглой, преодолевая усилие пружинки, приподнимает ее, открывая отверстия распылителя – происходит впрыск. Как только сигнал с ЭБУ пропадет, давление сразу же выровняется, и форсунка закрывается.

Статьи по теме

Шумы под капотом: что делать, если они появились Как осуществить ремонт рулевой рейки БМВ Медсправка на права-2020: стоимость, врачи, проблемы Сколько хранится моторное масло: разбираемся в сроках и условиях хранения. Замена ролика приводного ремня: он тоже не вечный Штраф за просроченные права: что делать и как избежать Штраф за езду без страховки: будет ли увеличение Уходит антифриз из расширительного бачка: причины и диагностика Направление протектора: правила зимней езды Можно ли доливать антифриз или разбавлять его водой Какой антифриз залить в «Пежо»: цвет, марки, производители В машине пахнет бензином: разбираемся в причинах и ищем способы устранения Цилиндрические горизонтальные редукторы: конструкция и области применения Смазки для автомобиля: основные типы и нюансы применения Обезжириватель для авто: как выбрать правильно

Как функционирует вся схема

Теперь рассмотрим принцип работы коммон рейл на практике. Блок управления двигателем получает сигналы, поступающие от датчиков и на основании этой информации определяет требуемый объем горючего, которое подается через дозирующий клапан. Включается насос и начинает подавать солярку в топливную рампу. Регулятор обеспечивает поддержание в ней необходимого давления.

Потом наступает момент работы форсунок. Тот же блок управления дает сигнал об их открытии на определенный период времени. Происходит впрыск необходимого количества горючего, который и обеспечивает движение транспортного средства. Чтобы сделать работу силового агрегата более эффективной, в ходе одного и того же цикла работы может происходить многократное повторение таких впрысков, которые могут быть предварительными, основными и дополнительными.

Предварительный нам необходим для того, чтобы поднять температуру внутри камер сгорания. Это приводит к более полному сгоранию основного объема топлива, снижает токсичность отработанных газов и шумность работы. Основной впрыск является главным при работе мотора, и в это время подается максимальный объем дизельного топлива. Чтобы улучшить прогорание частиц, попадающих в сажевый фильтр и поднять температуру выхлопных газов, предусмотрен этап дополнительной подачи. Основным предназначением коммон рэйл является обеспечение высокого давления. Насколько выше оно будет, настолько больше горючего можно впрыснуть в форсунки за один и тот же отрезок времени и увеличить мощностные характеристики.

Вот так приблизительно работает этот интересный механизм. Все рабочие критерии могут корректироваться в зависимости от режима функционирования двигателя. Ремонт таких агрегатов несколько сложнее обычных дизельных движков, поскольку здесь больше количество сложных деталей и узлов. Впереди нас ожидает немало интересных с технической точки зрения материалов, а пока узнайте не убьет ли моторное масло предназначенное для дизеля бензиновый двигатель. Не забывайте регулярно посещать блог, друзья! На этом пока!

В чем секрет эффективности

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.

https://youtube.com/watch?v=5TzI0if9bRw

Сommon Rail в действии

Топливный насос низкого давления (его роль может выполнять подкачивающая секция, расположенная в корпусе ТНВД либо электрический насос в топливном баке) подает топливо под давлением 2,6-7 бар к ТНВД, в котором и происходит нагнетание давления топлива. При прокрутке двигателя стартером ТНВД способен создавать давление 500-600 бар. После запуска двигателя эта величина вырастает до 1300-2000 бар.

В рейке постоянно поддерживается оптимальное давление, величина которого контролируется с помощью датчика давления, лишнее топливо сбрасывается регулятором в магистраль обратного слива. Регулятор может располагаться в топливной рейке либо в корпусе ТНВД. Дополнительно в рейке может быть вмонтирован клапан экстренного сброса топлива, предотвращающий разрыв рейки в случае нештатной ситуации. Также для более точной работы в некоторых системах в топливную рампу вмонтирован датчик температуры топлива. В некоторых вариантах системы можно встретить отдельную форсунку, использующуюся для увеличения дозировки топлива и прожига сажевого фильтра, в других системах работа двигателя в режиме прожига достигается изменением ЭБУ момента впрыска и количества подаваемого в цилиндры дизеля.

Форсунки

Под давлением топливо подается к форсункам, которые могут быть 2 видов.

  • Электрогидравлические. Представляют собой обычные электромагнитные форсунки, поднятие иглы распылителя и подача топлива в которых осуществляется после подачи напряжения на электромагнитный клапан. Электромагнитные форсунки очень надежные и имеют высокий уровень ремонтопригодности.
  • Пьезоэлектрические. Пьезокристалл при подаче на него напряжение очень быстро расширяется, позволяя игле подыматься в 3-4 раза быстрее, нежели в случае с электромагнитной форсункой. Это повышает быстродействие форсунки, благодаря чему за такт можно осуществить большее количество впрыска дизеля в камеру сгорания, а также точнее отмерить подаваемую порцию горючего. Но сложность конструкции оборачивается меньшим ресурсом и трудностями в ремонте.

ТНВД

Топливная система Сommon Rail была разработана специалистами компании Bosch, которой и принадлежит основная доля рынка дизельных систем впрыска. На данный момент существует 5 генераций ТНВД Bosch системы Сommon Rail.

  • СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией, расположенной в баке. Насос лишен клапана дозирование топлива, его функцию выполняет регулятор давления, вмонтированный в рейку (отличительная черта систем с СР1). Чаще всего СР1 комплектуются электромагнитными форсунками.
  • СР1Н – усовершенствованный вариант СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД вмонтирована механическая подкачивающая секция. Главная особенность – наличие клапана регулировки количества топлива, нагнетаемого в рейку. По сравнению с СР1, обеспечивает большое давление – 1600-1800 бар. Также большая эффективность достигается за счет возможности принудительного отключения одного из плунжеров, когда в большом количества горючего нет необходимости.
  • СР2 – ТНВД, предназначенные для тяжелого коммерческого транспорта.
  • СР3. Отличительная черта – количество нагнетаемого топлива регулируется не в контуре высокого давления, а еще на подходе к плунжерам путем контроля объема топлива, подаваемого к насосу. СР3 имеет механическую топливоподкачивающую секцию (варианты с электронасосами крайне редки). Двигатели с ТНВД СР3 оснащались только пьезоэлектрическими форсунками CRI 3.
  • СР4. ТНВД имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 (создаваемое давление – 1800 бар) и 2-плунжерный CP 4.2 (максимальное давление – 2000 бар). ТНВД имеет встроенный регулятор давления и механическую секцию низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 оснащаются пьезофорсунками, но существуют системы и с электрогидравлическими инжекторами.

Помимо Bosch, производством компонентов и усовершенствованием системы Сommon Rail занимаются Delfi (Lukas), Densо и др.

Посредством данных, полученных от датчика положения педали газа, ЭБУ понимает желаемый водителем уровень крутящего момента. Считывая данные с ДВКВ, ДВРВ, ДМРВ, ДТОЖ, датчика наддува, датчика температуры топлива в рампе, электронный блок управления двигателем оценивает фактическую режимную нагрузку на мотор и решает, в какой момент нужно подать сигнал на форсунки и сколько топлива впрыснуть в цилиндры за цикловую подачу.

Диагностика форсунок Common Rail

У Вас возникли проблемы с дизельными форсунками системы Common Rail?

Возможно, Вы определили проблему сами, или, обратившись к специалистам, Вам сказали что одна или несколько форсунок «льёт в обратку», а может быть дело и не в форсунках. Как быть? У нас Вы получите исчерпывающий ответ о состоянии Ваших форсунок, подтвержденный распечаткой диагностической карты.

Мы настоятельно рекомендуем диагностировать форсунки не по одной а комплектом, в этом случае Вы увидите полную картину работы системы впрыска вашего двигателя.

Мы диагностируем форсунки Common Rail Bosch, Delphi, Denso, Siemens, на современном европейском стенде CR-JET-4E, оснащённом высокоточной электронной системой измерения.


С этим читают