Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности устройства и преимущества топливной системы Common Rail

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.

  1. Что такое топливная система Common Rail
  2. Особенности и принцип работы
  3. Достоинства и недостатки системы Common rail

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.

Устройство топливной системы Common Rail

Конструктивно система Коммон Рейл делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:

  • Подкачивающий топливный насос. Он подает дизельное топливо из бака в напорную магистраль.
  • Топливный фильтр, оснащенный клапаном для предварительного прогрева при низких температурах.
  • Вспомогательный топливный насос. Выполняет перекачку топлива от нагнетательной магистрали.
  • Сетчатый фильтр.
  • Температурный датчик. Фиксирует уровень прогрева топлива в системе.
  • ТНВД (топливный насос высокого давления) – чаще всего применяется насос распределительного типа.
  • Дозирующий клапан. Он регулирует количество топлива, попадающего в рампу.
  • Регулятор давления дизтоплива. Необходим для поддержания заданных показателей давления топлива в магистрали высокого давления.
  • Топливная рампа или аккумулятор. Фактически представляет собой трубку, по длине которой расположены штуцеры крепления форсунок.
  • Датчик давления. Расположен в магистрали высокого давления. Он фиксирует и передает соответствующие данные ЭБУ (электронный блок управления) двигателя.
  • Редукционный, или перепускной клапан. Позволяет поддерживать показатель давления в обратной магистрали на уровне 1 МПа, что обеспечивает правильную работу форсунок.
  • Топливные форсунки. Бывают двух типов: электрогидравлические или пьезоэлектрические. Первые управляются электромагнитным клапаном, а вторые оснащены пьезокристаллами, что позволяет существенно повысить скорость их работы.

Более 70% всех производимых сегодня дизельных двигателей оснащается топливными системами Common Rail.

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.

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:

  • давление в магистральном трубопроводе;
  • скорость вращения коленчатого вала;
  • расход воздуха, положение педали газа;
  • температуру топлива и воздуха;
  • 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.

Горение на грани взрыва, или Как укротить детонацию и обратить вред от нее во благо

В числе датчиков, которыми автомобильные двигатели обвешаны с «головы до пят», датчик детонации не самый беспокойный. Возможно, поэтому среди рядовых автовладельцев найдется немало таких, кто даже не догадывается о его существовании, а среди слышавших о датчике детонации «что-то» и «где-то», есть те, кто ошибочно истолковывает его предназначение и порядок работы.

Читать еще:  Гольф 3 ремонт двигателя не заводится

К сожалению, при обсуждении статьи «Сцепление не при делах, но виноват ли бензин, или Что расшатало электроды в свечах зажигания?» выяснилось, что некоторые наши читатели тоже заблуждаются по поводу функций датчика детонации, с чем мы, разумеется, согласиться не можем.

Однако для начала развеем, пожалуй, самое распространенное ошибочное мнение, что датчиками детонации оснащаются только бензиновые двигатели. В действительности на современных дизелях датчики детонации тоже встречаются. При этом дизельные датчики детонации не только аналогичны по конструкции бензиновым, но и сигналы от них используются блоками управления дизелей для той же цели, что и в бензиновых моторах.

Не исключено, что причиной бытующих недоразумений относительно датчика детонации является его говорящее название. Но что в таком случае представляет собой детонация? В бензиновых двигателях так именуется неправильное, или, говоря иначе, аномальное, сгорание топлива.

После поджигания искрой от свечи и начала сгорания горючей смеси паров бензина и воздуха повышаются температура и давление. Эти факторы воздействуют на несгоревшую часть горючей смеси, в которой из-за этого могут образоваться активные перекиси (неустойчивые взрывчатые соединения).

Перекиси вызывают самовоспламенение не успевшей сгореть части смеси во всем ее объеме, и возникает взрывная волна. Она распространяется со скоростью до 2000 м/с, что примерно в 40 раз превышает скорость нарастания давления в цилиндре, когда сгорание топлива происходит в штатном режиме. В результате детонация испытывает на прочность поршневые кольца и межкольцевые перемычки поршней, кромки днища поршня и клапанов, выступающие в камеру сгорания элементы свечей зажигания, окантовку прокладки головки цилиндров. При длительном воздействии детонации днища поршней оплавляются, межкольцевые перемычки в поршнях и поршневые кольца ломаются, клапаны и прокладка головки блока прогорают. После такой оказии возвращение автомобиля в строй требует дорогостоящего ремонта мотора, а иногда и вовсе его замены.

Раз так, детонацию надо пресекать в корне, что, по всей видимости, служит основой для ошибочного представления о назначении датчика детонации и его работе. В действительности же проблема состоит в том, что сгорание в режиме, когда двигатель работает на грани возникновения детонации, но в нее не «сваливается», позволяет извлечь из топлива максимальную энергию, которая может выделиться при сгорании. Говоря проще, такой режим является наиболее выгодным для получения мощности и затрат на это получение наименьшего количества топлива, а это как раз и есть то, чего стараются добиться от любого мотора.

При прочих равных условиях определяет риск детонации выбор угла опережения зажигания. Но как подобрать оптимальный угол, если его величина «плавает» в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, открытия дроссельной заслонки, соотношения воздуха и топлива в горючей смеси?

Пока электронное управление не взяло верх, оптимальный угол опережения зажигания поддерживался с помощью инерционного и вакуумного регуляторов, встроенных в распределитель зажигания и действовавших автоматически в соответствии с оборотами двигателя и разряжением во впускном коллекторе в текущий момент времени.

Когда пробил час электроники, механические устройства заменил блок управления, выбирающий оптимальный момент зажигания с учетом сигналов, поступающих от различных датчиков, в том числе и от датчика детонации.

Взрывная волна, сопровождающая детонационное сгорание, многократно отражается от деталей, ограничивающих камеру сгорания, и вызывает их вибрацию. При нормальном сгорании вибрации нет. Датчик детонации жестко прикреплен к блоку цилиндров и фиксирует его вибрацию.

Место для установки датчика выбирается так, чтобы можно было получать максимально сильный сигнал от каждого из цилиндров и распознавать, как проходит в них процесс сгорания. Для 4-цилиндровых рядных двигателей, как правило, достаточно одного датчика. При большем количестве цилиндров и V-образной конструкции двигателя требуется два или более датчиков детонации.

В работе датчика используется пьезоэлектрический эффект. Сжатие пьезоэлемента, при котором появляется электрический сигнал, обеспечивается расположенной по соседству инерционной массой. По причине своей инертности она воздействует на пьезоэлемент в ритме колебаний блока цилиндров. Электрический сигнал от пьезоэлемента поступает в блок управления двигателем непрерывно, однако ЭБУ анализирует и сравнивает друг с другом результаты лишь двух измерений в каждом из контролируемых датчиком цилиндров. Первое измерение проводится, когда сгорания в цилиндре не могло происходить в принципе. Как правило, это положение поршня в нижней мертвой точке.

Второе измерение проводится после зажигания. Сопоставление измерений позволяет отфильтровать фоновые шумы в кривошипно-шатунном механизме и достовернее оценить вибрации, вызываемые именно сгоранием. В результате по сигналам датчика детонации блок управления имеет возможность постоянно корректировать величину угла опережения зажигания, чтобы не допустить аномального сгорания и в то же время позволить мотору работать в самом выгодном для получения мощности и потребления топлива режиме.

В дизелях, где горючая смесь воспламеняется не от постороннего источника, как в бензиновых двигателях, а вследствие высокой температуры предварительно сжатого в цилиндрах воздуха, возгорание носит объемный характер с резким нарастанием давления, напоминающим детонацию. Однако детали дизеля проектируются с расчетом на подобный рабочий процесс. Зачем в таком случае датчики детонации применяются и в дизельных моторах?

В дизелях датчик детонации помогает блоку управления изменять моменты начала впрыскивания каждой из форсунок или, другими словами, углы опережения впрыска, а также определять продолжительность сигналов, управляющих форсунками, в зависимости от условий работы двигателя. Это позволяет точно дозировать топливо, обеспечивая снижение его расхода и уменьшение токсичности отработавших газов, и даже компенсировать негативные изменения в характеристике форсунок, которые естественным образом появляются по прошествии длительного периода эксплуатации.

Читать еще:  Врет датчик температуры двигателя в фокус 2

Таким образом, несмотря на кажущуюся убедительность, озвученное на форуме ABW.BY мнение, что работа датчика детонации лишь включает аварийный режим, в действительности является ошибочным. Наряду с информацией, передаваемой в блок управления датчиками, которые контролируют объем воздуха, поступающего в цилиндры, его температуру, а также температуру охлаждающей жидкости, содержание остаточного кислорода в выхлопных газах, скорость, с которой вращается коленвал, и другие параметры, сигналы датчика детонации также используются для оценки фактического состояния двигателя в конкретный момент времени.

Именно работа датчика детонации объясняет, почему при использовании бензина АИ-92, стойкость которого к детонационному сгоранию ниже, чем у АИ-95, мощность двигателя уменьшается, а расход топлива, наоборот, увеличивается. Ничего сверхъестественного в этом нет. Поскольку на 92-м бензине детонация начинается раньше, ЭБУ по сигналу датчика корректирует угол опережения зажигания, делая его поздним, чтобы детонации избежать. Это сказывается на мощности и расходе топлива.

Испытания, при которых один и тот же автомобиль последовательно заправляли бензином марок АИ-92 и АИ-95, после чего сравнивали динамические и экономические характеристики, проводились неоднократно. Установлено, что при использовании бензина с уменьшенным на 3 единицы октановым числом мощность снижается примерно на 5%, настолько же в среднем возрастает расход топлива. Максимальная скорость при этом ухудшается на 3-4%, а время, необходимое на разгон с места до 100 км/ч, увеличивается на 5-6%.

Итак, сбор и анализ данных от всех датчиков позволяет ЭБУ определить требующееся мотору в соответствии с его текущим режимом работы количество топлива, момент его впрыска и зажигания. Перевести двигатель в аварийный режим может отказ датчика детонации. Однако, как о том говорилось, это далеко не самый беспокойный среди датчиков, а причины его неисправности и признаки выхода из строя и вовсе другая история.

ДИАГНОСТИКА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ!

Поговорим о диагностике дизельных двигателей. Все ли так просто и однозначно на первый взгляд. Мой совокупный стаж в ремонте автомобилей 11 лет, когда начинал, я даже не знал такого слова диагност и что из себя представляет диагностика. Начнем с того, что диагностика дизельного двигателя в Москве стоит примерно от 2000- 3000 рублей. На моем последнем месте работы диагностика стоила 3000 рублей для старых клиентов и 3300 рублей для новых. В диагностику двигателя входили следующие процедуры: опрос клиента, визуальный осмотр, чтение кодов ошибок и их анализ, на основе этих данных смотрим определенные параметры. После данной диагностики, как правило, составляются рекомендации по ремонту автомобиля.

По времени, все занимает от 30 минут до одного часа. Не удивляйтесь, почему такая высокая цена, в эту цену входят все дальнейшие подключения и перепроверки после ремонта и зачастую времени тратится намного больше, чем стоимость самой диагностики. Большая часть клиентов считает, что диагностический сканер показывает все, что именно надо делать. Но увы… Для того, чтобы правильно составить рекомендации по ремонту исходя из параметров диагностики, автоэлектрику- диагносту необходимо очень хорошо знать механическую часть двигателя и топливную аппаратуру. Теперь остановимся более подробно…

Бывает такое, что автомобили притаскивают и они не запускаются, поэтому диагностический сканер не всегда поможет. Например, автомобиль Камаз с двигателем рено, двигатель после переборки не запускается. Давление в рампе есть, схватывает, но не запускается. Исходя из опыта, я начал с синхронизации ТНВД и коленчатого вала. Снимаем осциллограмму с помощью осциллографа с датчиков на тнвд и на маховике.

В данном случае, я отчетливо вижу не совпадение тнвд и коленчатого вала. Красный график дпкв и синий тнвд. Даже если у меня не будет осциллографа, смогу вручную прокрутить маховик и проверить метки. Как видите из данного примера, диагносту необходимо знать механическую часть двигателя. По оплате: 3000 диагностика и 1800 снятие осциллограммы с расшифровкой.

Еще один “живой” пример. Volvo приехала на диагностику. Двигатель “дымит”, “тяги” нет и большой расход топливо. Так как на этом автомобиле нет электронной системы управления двигателем и мой коллега зашел в тупик, попросили посмотреть меня… приступаем:)

Осматриваем двигатель. И видим масляные подтеки в “холодной” части турбины.

Выход из строя турбины это полбеды, главное чтобы масло не попало на впуск, ибо это может привести к “разносу” двигателя и его ремонту. В рекомендациях указываем на проверку впускного тракта и наличия в нем масла. Осматриваем дальше:)

Воздушный рукав треснул, требуется его замена и самое главное указать причину из-за которой это произошло. В данном случае патрубок не был прикручен к креплению. Так как воздух уходит наружу ни о каком давление наддува не может быть и речи. Двигатель работает на богатой топливно-воздушной смеси, что приводит к “черному дыму” из выпускного тракта на оборотах и увеличению расхода топливо.

Осматриваем охладитель воздуха или как его называют интер кулер.

В рекомендациях указываем на ремонт или замену охладителя воздуха и после ремонта впускного тракта необходима опрессовка дымогенератором. И да, если воздух будет не охлажденным это тоже повлияет на состав топливо-воздушной смеси. Стоимость осмотра 500 рублей! Диагностический сканер показывает все?:)

Хотя бывают случаи, что детальный просмотр параметров помогает найти неисправность, но при условии опыта и знаний диагноста. Приехал МАН на диагностику, двигатель не развивает полной мощности, при опросе клиента поинтересовался ездит ли он в ночное время и как ведет себя двигатель. Как выяснилось, ночью автомобиль едет лучше. И эта зацепка для меня. В данной электронной системе управления двигателем два датчика температуры воздуха. Один на впускном тракте, а второй перед охладителем воздуха. И я отчетливо не увидел практически никакой разницы между датчиками температуры, причиной данному факту был неисправный интеркулер. Кстати, иногда, приходится искать неисправности в движение. Например, наддув на месте не увидишь. Для проверки впускного тракта необходим дымогенератор, стоимость данной процедуры 3600 рублей. Вот такие прелести можно найти… Камаз опрессовка впускного коллектора.

Читать еще:  Что такое опрессовка гбц дизельного двигателя и как она проводится

Неисправная прокладка, ее выдавило!

Красными кругами обозначены места откуда уходит воздух.

Топливная аппаратура. Без знания механической части, увы, не обойтись! Рассмотрим на примере системы common rail. В данной системе один из базовых параметров это давление в топливной рампе. Не будет давления, не будут работать форсунки и ЭБУ не даст команду на их открытие. Еще один из немаловажных факторов это за какое время создается это давление, это напрямую влияет на время запуска двигателя и его мощностные характеристики. Давайте лучше на примере, думаю, так будет интереснее:). Попросили на выезде посмотреть BAW, двигатель не запускается. У владельца было предположение на ЭБУ, поменяли, но двигатель не запускается. Приехали, подключаем диагностический сканер, жалобы ЭБУ на низкое давление топливо. Кстати, вот это чудо!

Как я сказал выше, я диагност, а не читальщик ошибок, поэтому беру мультиметр, включаю зажигание, проверяю опорное напряжение на датчике давления топливо, 5вольт! На топливной рампе установлен датчик давления bosch, то его выходное напряжение, когда нет давления должно быть 0,5 вольт. Прошу прокрутить двигатель стартером, изменений никаких, давления действительно нет. Снимаю обратку с форсунок, прокручиваем двигатель стартером, первые 2 форсунки льют. Глушим 2 форсунки. Давление не поднимается. Аварийного клапана на рампе нет. Итог: форсунки на съем для проверки, 2 уже не пройдут по гидроплотности. ТНВД не создает давление, тоже на проверку. Низкий контур проверен. Из визуального осмотра: ржавчина в баке. Как итог, основная проблема с топливной аппаратурой: проверка форсунок, тнвд и очень большая вероятность ремонта, замена топливного бака, проверка топливопроводов.

Что такое CDI двигатель и чем он хорош?

Интерес к дизельным двигателям и автомобилям, использующим их в качестве силовых агрегатов, в нашей стране традиционно высок. Одним из наиболее привлекательных двигателей на сегодняшний день является CDI (Common rail Diesel Injection), выпускаемый автоконцерном Mercedes. Рассмотрим подробнее, что такое CDI двигатель и чем он хорош для российских условий эксплуатации.

CDI – что это за двигатель?

Тенденция повышения экологичности и эффективности дизельных двигателей привела к появлению в линейке концерна Bosch первого дизеля с подачей топлива Common Rail. Это произошло в 1997 году, а уже через 4 года двигатель, работающий на этом принципе, появился у Mercedes. Это и был CDI, который с тех пор существенно улучшил свои характеристики, избавившись от некоторых конструктивных недочётов.

Основное преимущество достигается благодаря предварительному впрыску небольшой порции топлива перед началом нового цикла, благодаря чему в камере поддерживается оптимальная температура и давление, а значит, горючее сгорает практически полностью. Предварительный впрыск снижает расход топлива и уменьшает его детонацию.

CDI двигатель потребляет на 10-15% меньше топлива, чем обычный дизель аналогичного объёма, выдавая при этом на 40% больше мощности. Однако выигрыш в характеристиках привёл к существенному усложнению конструкции, а соответственно, и к её удорожанию. Технология прямого впрыска под высоким давлением, на протяжении всего рабочего цикла управляемого оригинальным программным обеспечением, позволяет достигать максимально высокого КПД и минимизировать содержание вредных продуктов сгорания в выхлопе.

Достоинства двигателя CDI

Потребители, получившие опыт пользования автомобилем, оснащённым мотором CDI, отмечают, что:

  • срок службы двигателя и отдельных деталей, подвергающихся наибольшему износу, увеличился;
  • во время работы CDI производит меньше шума, чем обычные дизели;
  • благодаря повышению крутящего момента автомашина более управляема и послушна;
  • во время движения практически не ощущается вибрация.


Кроме того, для европейского потребителя очень важно улучшение экологических показателей – это служит ещё одним немаловажным достоинством, благодаря которому покупатели выбирают машины с CDI.

Особенности эксплуатации CDI двигателя

Как уже было сказано выше, мотор CDI вынослив, долговечен, экономичен, однако его ремонт обходится чрезвычайно дорого. Причиной этого является необходимость закупки оригинальных запасных частей, которые изготавливаются по запатентованной технологии, обеспечивающей необходимую прочность металла. Чтобы не ускорять износ отдельных деталей и избежать ненужного ремонта, необходимо уделять внимание следующим моментам.

  1. Использовать для заправки только качественное топливо, поскольку двигатель CDI очень чувствителен к посторонним примесям, загрязняющим форсунки топливного оборудования.
  2. Использовать только качественное масло, рекомендованное производителем, заменять масло вовремя, не дожидаясь образования нагара.
  3. Проводить диагностику и обслуживание форсунок не реже, чем через каждые 100 000 км пробега. При сборке после сервисных работ необходимо использовать новый фирменный крепёж, поскольку огнеупорные болты и шайбы рассчитаны на одноразовое применение, и при повторном монтаже их геометрия изменяется. В результате образуются зазоры на посадочных местах, которые забиваются продуктами сгорания, и последующее вскрытие блока происходит с большими затруднениями.
  4. Каждые 20 000 км необходимо обрабатывать термопастой свечи, иначе они пригорают, и в будущем, скорее всего, придётся их высверливать.
  5. Каждые 200 000 км необходимо заменять вкладыш кривошатунного механизма.


По сравнению с ранними моделями двигатель CDI показывает значительно более высокие эксплуатационные результаты. Но любая техника служит долго лишь при условии качественного ухода и своевременного профилактического обслуживания, которое желательно проводить в фирменном сервисном центре.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector