Как работает Сommon rail

Система впрыска Common Rail значительно улучшила дизельные двигатели, обеспечивая эффективное и точное распределение топлива. В статье рассмотрим принцип работы, устройство, а также преимущества и недостатки этой системы. Понимание работы Common Rail поможет автолюбителям и специалистам оценить возможности современных дизельных двигателей и сделать осознанный выбор при их обслуживании.

Принципиальное отличие системы Common Rail

В отличие от распределительной системы, где форсунки активируются при определённом давлении и впрыскивают фиксированную порцию топлива от ТНВД, система Common Rail подаёт дизельное топливо ко всем форсункам из общего накопителя — топливной рампы. ТНВД нагнетает топливо под высоким давлением в топливную рампу, а управление впрыском осуществляется электронным блоком управления (ЭБУ) двигателя. Параметры впрыска, такие как момент начала, объём подаваемого топлива и количество впрысков за цикл, регулируются временем и моментом открытия форсунок.

Система впрыска Common Rail представляет собой современное решение для дизельных двигателей, обеспечивающее высокую эффективность и низкий уровень выбросов. Эксперты отмечают, что основным преимуществом этой технологии является возможность многократного впрыска топлива в цилиндры за один цикл работы двигателя. Это достигается благодаря общему топливному рейлу, который поддерживает постоянное высокое давление, позволяя точно регулировать количество и время впрыска.

Специалисты подчеркивают, что такая система способствует более полному сгоранию топлива, что, в свою очередь, улучшает динамические характеристики двигателя и снижает уровень шума. Кроме того, благодаря точному контролю впрыска, достигается значительное снижение выбросов вредных веществ, что делает автомобили с системой Common Rail более экологичными. В целом, эксперты считают, что данная технология является важным шагом к более чистым и эффективным дизельным двигателям.

Что такое Common Rail? Принцип работы, строение и особенности

Устройство Common Rail

1. Топливоподкачивающий насос.
2. Топливный фильтр.
3. Топливный насос высокого давления.
4. Клапан дозировки.
5. Датчик давлений топлива в рампе.
6. Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
7. Регулятор давления (контрольный клапан).
8. Инжекторы.

Расширенная схема системы питания позволяет понять, какие датчики, исполнительные механизмы и агрегаты задействованы в работе двигателя с системой впрыска Сommon Rail.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о системе впрыска Common Rail:

1. Высокое давление впрыска: В системе Common Rail топливо подается под высоким давлением (до 2000 бар и более) в общий коллектор (rail), откуда оно распределяется по инжекторам. Это позволяет добиться более тонкого распыла топлива, что улучшает его сгорание и снижает выбросы вредных веществ.

2. Многофазный впрыск: Система Common Rail позволяет осуществлять многократный впрыск топлива в один такт двигателя. Это означает, что инжекторы могут подавать топливо несколько раз за один цикл сгорания, что способствует более полному сгоранию и снижению уровня шума и вибрации.

3. Электронное управление: Система Common Rail управляется электронным блоком управления (ЭБУ), который анализирует множество параметров, таких как температура двигателя, нагрузка и скорость, чтобы оптимизировать процесс впрыска. Это позволяет адаптировать подачу топлива к условиям работы двигателя, что улучшает его эффективность и экономичность.

Сommon Rail в действии

Топливный насос низкого давления, представленный подкачивающей секцией в корпусе ТНВД или электрическим насосом в топливном баке, подает топливо под давлением 2,6–7 бар к ТНВД. В этом узле происходит увеличение давления топлива. При запуске двигателя ТНВД генерирует давление 500–600 бар, а после запуска оно возрастает до 1300–2000 бар.

В топливной рейке поддерживается оптимальное давление, контролируемое датчиком давления. Избыточное топливо сбрасывается через регулятор в обратную магистраль, который может находиться в рейке или корпусе ТНВД. Также в рейке может быть установлен клапан экстренного сброса топлива для предотвращения разрыва в аварийной ситуации. Для повышения точности работы в некоторых системах интегрирован датчик температуры топлива. В некоторых вариантах используется отдельная форсунка для увеличения дозировки топлива и сжигания сажевого фильтра. В других системах режим сжигания достигается изменением ЭБУ времени впрыска и объема топлива, подаваемого в цилиндры дизельного двигателя.

Форсунки

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

1. 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.
2. 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 Common Rail была разработана компанией Bosch, лидером в области дизельных впрысковых систем. Существует пять поколений топливных насосов высокого давления (ТНВД) Bosch для этой системы:

1. СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией в баке. Не имеет клапана для дозирования топлива; его функции выполняет регулятор давления в рейке. Обычно комплектуется электромагнитными форсунками.

2. СР1Н – улучшенная версия СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД интегрирована механическая подкачивающая секция. Основное отличие – наличие клапана для регулировки топлива, подаваемого в рейку. Обеспечивает давление от 1600 до 1800 бар и высокую эффективность благодаря отключению одного из плунжеров при низком потреблении топлива.

3. СР2 – ТНВД для тяжелых коммерческих автомобилей.

4. СР3 – регулирует подачу топлива не в контуре высокого давления, а на подходе к плунжерам, контролируя объем поступающего топлива. Оснащен механической секцией для подкачки (варианты с электронасосами встречаются редко). Использует только пьезоэлектрические форсунки CRI 3.

5. СР4 – имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 с давлением до 1800 бар и двухплунжерный CP 4.2 с максимальным давлением 2000 бар. Оснащен встроенным регулятором давления и механической секцией низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 используют пьезофорсунки, но есть и системы с электрогидравлическими инжекторами.

Кроме Bosch, разработкой компонентов системы Common Rail занимаются компании Delfi (Lukas), Denso и другие.

Управление

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.

В чем секрет эффективности Common Rail

Разделение цикловой подачи на такты и высокое давление впрыска топлива — ключевые аспекты, обеспечивающие дизельным двигателям с системой Common Rail высокую мощность, экономичность и экологичность.

Топливные насосы высокого давления (ТНВД) распределительного типа с электронным управлением и традиционные механические насосы подавали дизель в цилиндры крупными порциями при низком давлении. Например, ТНВД Bosch VE обеспечивал всего 700 бар при 2400 об/мин. Повышение давления распыления разбивает топливо на мелкие капли, увеличивая площадь контакта с кислородом. Меньшие размеры частиц способствуют более быстрому нагреву и эффективному сгоранию, что увеличивает мощность двигателя, так как топливо сгорает практически полностью, высвобождая больше энергии и снижая расход. В случае с единым аккумулятором нет прямой зависимости между оборотами двигателя и давлением топлива в рампе, что позволяет поддерживать достаточное давление для качественного распыления даже на холостых оборотах.

Разделение цикловой подачи на такты позволяет форсунке осуществлять несколько впрысков за один такт (от 2 до 7 в современных системах). Выделяют:

• предварительный впрыск — для повышения температуры в камере сгорания и улучшения возгорания основного впрыска, на который приходится основная часть дизельного топлива;
• основной впрыск;
• дополнительный впрыск — для активного сжигания сажевого фильтра.

Разделение цикловой подачи снижает шум работы дизельного двигателя, так как давление в камере сгорания нарастает постепенно, делая процесс сгорания более плавным. Количество впрысков определяется электронным блоком управления (ЭБУ) и зависит от режима работы двигателя, нагрузки, температуры охлаждающей жидкости и других параметров.

Топливная система common rail на Хендай Санта ФЕ 2.2 (часть 1)

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. 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.

Дизельная Hyundai Santa FE 2.2 CRDI (часть 2)

Будущее технологий Common Rail

Технология Common Rail продолжает эволюционировать, адаптируясь к современным требованиям экологии и эффективности. В последние годы наблюдается активное внедрение новых решений, направленных на снижение выбросов и повышение экономичности двигателей. Одним из ключевых направлений является использование более высоких давлений впрыска, что позволяет улучшить распыление топлива и его сгорание. Это, в свою очередь, способствует снижению образования вредных веществ, таких как оксиды азота (NOx) и сажа.

Кроме того, производители активно исследуют возможности применения альтернативных видов топлива, таких как биодизель и синтетические топлива. Эти виды топлива могут быть интегрированы в существующие системы Common Rail, что открывает новые горизонты для экологически чистых технологий. Внедрение таких решений требует от производителей двигателей разработки новых компонентов, способных работать с измененными химическими составами топлива.

Также стоит отметить, что с развитием технологий управления двигателем, системы Common Rail становятся все более интеллектуальными. Современные системы управления могут адаптироваться к условиям эксплуатации, оптимизируя параметры впрыска в реальном времени. Это позволяет не только улучшить характеристики работы двигателя, но и значительно повысить его надежность и долговечность.

Важным аспектом будущего технологий Common Rail является интеграция с системами гибридных и электрических автомобилей. Разработка гибридных систем, которые используют как традиционные двигатели внутреннего сгорания, так и электрические моторы, требует новых подходов к управлению впрыском и общей архитектуре системы. Это открывает новые возможности для повышения общей эффективности и снижения выбросов.

Наконец, стоит упомянуть о цифровизации и использовании больших данных в производстве и эксплуатации систем Common Rail. Сбор и анализ данных о работе двигателей позволяет производителям и владельцам автомобилей более точно диагностировать проблемы и оптимизировать работу систем впрыска. Это может привести к значительному снижению затрат на обслуживание и повышению общей эффективности эксплуатации транспортных средств.

Вопрос-ответ

Как работает система комон рейл?

– В common rail принцип работы основан на подаче солярки под высоким давлением в топливный аккумулятор, общий для всех форсунок. – Common rail позволяет снизить расход топлива при одновременном улучшении его мощностных характеристик.

Чем отличается Коммон Рейл от ТНВД?

Чисто механически насос Common Rail гораздо проще, чем любой рядный или распределительный ТНВД. Он не имеет распределительных функций и только накачивает топливо в общую рампу. За своевременную и точную подачу топлива в цилиндры отвечают форсунки, работающие по команде блока управления.

Как работает регулятор давления топлива Common Rail?

При слишком высоком давлении топлива регулировочный клапан открывается, и часть топлива из топливной рампы через обратную магистраль попадает в топливный бак. При слишком низком давлении регулировочный клапан закрывает и герметизирует область высокого давления от обратной магистрали.

Как работает дозатор топлива?

Yandex. Ru Дозирующее устройство впрыскивает топливо в точно дозированном количестве в выпускной тракт в точке перед катализатором окисления. Yandex. Ru В результате температура отработавших газов при их прохождении через катализатор окисления значительно возрастает, и скопившаяся в сажевом фильтре сажа выгорает.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите основы работы системы Common Rail, чтобы лучше понимать её преимущества и недостатки. Это поможет вам оценить, как она влияет на производительность и экономию топлива вашего автомобиля.

СОВЕТ №2

Регулярно проверяйте состояние топливной системы и фильтров, так как загрязнения могут негативно сказаться на работе Common Rail. Чистота системы обеспечит её долговечность и эффективность.

СОВЕТ №3

Обратите внимание на качество топлива, которое вы используете. Некачественное топливо может привести к засорению форсунок и другим проблемам в системе Common Rail, что в свою очередь может вызвать дорогостоящий ремонт.

СОВЕТ №4

Не игнорируйте сигналы о неисправностях, такие как увеличение расхода топлива или потеря мощности. Раннее обращение к специалистам поможет избежать серьезных поломок и сэкономит ваши средства.