Дизель коммон рейл что это такое – Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

Содержание

Аккумуляторная топливная система — Википедия

Аккумуляторная топливная система или система типа «коммон-рэйл» (англ. common rail — общая магистраль) — система подачи топлива, применяемая в дизельных двигателях. В системе типа common rail насос высокого давления нагнетает дизельное топливо под высоким давлением (до 300 МПа, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль существенного объёма (аккумулятор)[1].

Схема топливной системы в двигателях common rail Вид конструкции common rail на BMW N47D20 Форсунка системы common rail

Управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают дизельное топливо под высоким давлением в цилиндры. В зависимости от конструкции форсунок и класса двигателя, может впрыскиваться до 9 порций топлива за 1 цикл.

Одной из ключевых особенностей систем

common rail является независимость процессов впрыскивания от угла поворота коленчатого вала и от режима работы двигателя, что делает возможным достижение высокого давления впрыскивания на частичных режимах, что необходимо для удовлетворения современных и перспективных экологических требований.

Топливо из топливного бака забирается топливоподкачивающим насосом (низкого давления), и через топливный фильтр поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД подаёт топливо в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Блок управления регулирует производительность ТНВД для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

Топливная магистраль соединяется топливопроводами с форсунками. В каждую форсунку встроен управляющий клапан — электромагнитный или пьезоэлектрический. По команде от блока управления клапан открывается, впрыскивая необходимую порцию топлива в цилиндр.

Сравнение с другими системами подачи топлива[править | править код]

Особенности:

  • В отличие от традиционной системы подачи топлива, используется одноканальный ТНВД, постоянно подающий топливо в магистраль;
  • Необходимо корректировать цикл работы исходя из пропускной способности каждой форсунки, из-за чего требуется настройка электронного блока после каждой замены форсунок.

Преимущества:

  • Давление, при котором происходит впрыск топлива, можно поддерживать вне зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя и оно остаётся практически постоянно высоким в течение всего цикла подачи топлива, что особенно важно для стабилизации горения на холостом ходу и на малых оборотах при работе с частичной нагрузкой;
  • При использовании аккумуляторной системы подачи топлива момент начала и конца подачи может в широких пределах регулироваться ЭБУ. Это позволяет более точно дозировать топливо, а также осуществлять подачу топлива несколькими порциями в течение рабочего цикла — для более полного сгорания топлива;
  • Конструкция common rail проще, чем у системы ТНВД с форсунками, её ремонтопригодность выше.

Недостатки:

  • Более сложные форсунки, которые требуют относительно частой замены, по сравнению с традиционной системой подачи топлива;
  • Система перестаёт работать при разгерметизации любого элемента высокого давления, например, при неисправности одной из форсунок, когда её клапан постоянно находится в открытом положении;
  • Более высокие требования к качеству топлива, чем у традиционных систем.

Таким образом, для удовлетворения перспективных экологических нормативов, таких как Euro-VI, Tier-IV, Euro Stage IV для тяжёлых дизелей, системы common rail были признаны наиболее подходящими для дизелей всех классов.

На данный момент до 70 % всех выпускаемых дизельных двигателей оснащается системами common rail, и эта доля растёт[2]. По прогнозам компании Robert Bosch GmbH доля системы CR на рынке к 2016 году достигнет 83 %, а в 2008 году их число составляло лишь 24 %. Таким образом, сегодня практически каждый производитель двигателей всех классов: от малых легковых и до крупных судовых, освоил применение аккумуляторных систем.

Среди производителей топливоподающей аппаратуры и систем common rail в частности, лидерами являются следующие компании: R. Bosch, Denso, Siemens VDO, Delphi, L’Orange, Scania.

В 1934—1935 годах был сконструирован, а в 1936 году показан на авиашоу в Париже дизельный двигатель Коатален (

L. Coatalen). Отличием дизеля Коаталена от иных дизелей был впрыск топлива в цилиндры не гидравлическим открыванием клапана форсунки, а механическим открыванием и применением гидроаккумулятора, топливо в который нагнетается независимым от распределительной системы ТНВД. Фактически был показан работоспособный двигатель, на котором был применён прообраз системы common rail. Такой системой впрыска топлива Луи Коатален обогнал время на 60 лет[3][4].

Впервые система непосредственного впрыска топлива на дизельных двигателях была разработана и внедрена в 1939 году советскими инженерами при создании двигателя семейства В-2 на Харьковском паровозостроительном заводе.

Прототип системы common rail был создан в конце 1960-х годов Робертом Хубером в Швейцарии, далее технологию разрабатывал доктор Марко Гансер из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

Разработки аккумуляторных систем питания проводились ещё в 60-80 годах XX века в СССР в межотраслевой лаборатории топливных систем Коломенского филиала ВЗПИ под руководством профессора Ф. И. Пинского. Первые в мире работоспособные электронно-управляемые аккумуляторные топливные системы дизелей были реализованы на дизелях Коломенского Завода и НПО Звезда (г. Ленинград). Отсутствие производства в СССР малогабаритных электромагнитных исполнительных устройств для форсунок не позволило применить тогда эти системы на автомобильных дизелях. Электронно-управляемые аккумуляторные топливные системы дизелей в документах для служебного пользования фирмы R.Bosch до 1988 года имели обозначение «русские топливные системы», так как описание таких систем, разработанных в Коломне, существовало только на русском языке

[5][6].

В середине 1990-х годов доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из корпорации Denso разработали систему common rail для коммерческого транспорта и воплотили её в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках Hino Rising Ranger; в 1995 году они продали технологию другим производителям. Поэтому Denso считается пионером в адаптации системы common rail к нуждам автомобилестроения.

Современные системы common rail работают по тому же принципу. Они управляются блоком электронного управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того как концерн Fiat разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для разработки массового продукта. Это оказалось большим просчетом Fiat, поскольку новая технология стала очень выгодна, но в то время итальянский концерн не имел финансовых ресурсов для завершения работ. Тем не менее, итальянцы первые применили систему

common rail в 1997 году на Alfa Romeo 156 1.9 JTD, и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI.

  1. Л. В. Грехов, Н. А. Иващенко, В. А. Марков. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов. — М.: Легион-Автодата, 2004. — 344 с. — 2500 экз. — ISBN 588850187-5.
  2. ↑ Large Engine Injection Systems for Future. Christoph Kendlbacher, Peter Mueller, Martin Bernhaupt, Gerhard Rehbichler. Bergen : CIMAC, 2010. Full paper #50.
  3. Т. М. Мелькумов. Авиационные дизели. — М.: Воениздат, 1940. — С. 198—205. — 252 с.
  4. ↑ Coatalen Diesel Aero Engine (англ.). Peter & Rita Forbes' Engine Webpages. Дата обращения 12 декабря 2019.
  5. А. Д. Блинов, П. А. Голубев, Ю. Е. Драган и др. Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков / под ред. В. С. Папанова И А. М. Минеева. — М.: Инженер, 2000. — С. 124. — 332 с. — ISBN 5-8208-0027-3.
  6. Ф. И. Пинский, Р. И. Давтян, Б. Я. Черняк. Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания. — учебное пособие. — М.: Легион-Автодата, 2002. — 136 с. — ISBN 5-88850-129-8. — ISBN 978-5888501290.

ru.wikipedia.org

Common Rail: воспитание дизеля — журнал За рулем

В первое десятилетие нового века это словосочетание стало модным в автомобильном мире. «Двигатель оснащен суперсовременной системой „Коммон-рейл“, — спешит обрадовать вас в салоне дилера ушлый продавец. Но хорошо это или плохо? И вообще, какое дело покупателю до технических нюансов? Может, это очередной рекламный крючок…

Если дословно, common rail — это «общая рейка». Если по существу — особый аккумулятор, запасник, так сказать, в который поступает дизельное топливо перед тем, как попасть к форсункам, впрыскивающим его в цилиндры двигателя.

В отличие от прочих систем, создающих высокое давление непосредственно в момент впрыска топлива, «Коммон-рейл» позволяет постоянно поддерживать необходимое давление. С таким «запасом» совсем не сложно гибко регулировать время впрыска и объем горючей смеси. А это дает возможность, с одной стороны, увеличить мощность мотора за счет скорости и частоты срабатывания форсунок, а с другой — сократить расход топлива (ведь оно подается лишь тогда, когда необходимо, и строго дозированными порциями), уровень шума и количество вредных выбросов.

Топливо из бака в «рейл» нагнетает насос высокого давления, который теперь работает непрерывно и равномерно, то есть без какой-либо привязки к фазам вращения коленвала — в отличие от традиционных ТНВД. Из накопителя по магистралям равной длины топливо поступает к форсункам, которые впрыскивают его в камеры сгорания цилиндров. Работой форсунок управляет электромагнитный клапан, а в новейших системах (как, скажем, у «Мерседес-Бенца») — пьезоэлектрический. Клапаны открываются и закрываются по сигналу из блока управления.

«Коммон-рейл» без труда интегрируется в общую электронную схему автомобиля и начинает напрямую «общаться» с различными узлами и агрегатами — например, с АКП или кондиционером. Множество датчиков предоставляют блоку управления массу самой разной информации — об угле поворота коленвала, давлении в «рейле», положении педали газа, скорости автомобиля. Обработав данные, электронный мозг рассчитывает необходимое давление топлива, момент впрыска и объем смеси, после чего дает команду насосу и форсункам. Каждая из них работает независимо от другой и подает ровно столько топлива, сколько нужно, и в тот самый момент, когда это необходимо.

Сегодня производством компонентов «Коммон-рейл» занимаются немецкие «Бош» и «Сименс», американская «Делфай» и японская «Денсо». Система состоит из отдельных модулей, поэтому ее легко встроить практически в любой дизельный двигатель с непосредственным впрыском. Она резко снижает вибрации, сводя на нет характерное тракторное тарахтение, и обеспечивает полное сгорание топлива при низких оборотах коленвала, избавляя автомобиль от удушливого черного дыма из выхлопной трубы. И это, в свою очередь, открывает таким дизелям дорогу в места, ранее им недоступные, — в частности, под капоты автомобилей премиум-класса.

Но, как и любой сложный механизм, «Коммон-рейл», во-первых, дорог в производстве, а во-вторых, в достаточной степени капризен. Многочисленные датчики могут не оценить качества отечественной «солярки», особенно в российской глубинке, что грозит владельцу автомобиля дорогостоящим ремонтом.

МЫ РЕШИЛИ:

Мягкое урчанье мощного двигателя и неудержимый подхват на любых оборотах безусловно стоят дополнительных денег. Только учтите: владельцам машин с такими моторами надо быть повнимательнее с выбором заправочной станции.

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

www.zr.ru

Топливная система COMMON RAIL – что это такое?

COMMON RAIL – это дизельная топливная система нового поколения, получившая широкое распространение в связи с ужесточением экологических норм. Помимо снижения уровня токсичности выхлопа, этот тип впрыска позволяет обеспечить требуемую мощности двигателя при минимальной подаче топлива.  В дословном переводе «common rail» читается как «единая магистраль». Рассмотрим основные отличия, принцип работы и особенности конструкции системы.

Особенности

Топливная система Common RailОдним из наиболее явных отличий топливной системы Common Rail является наличие общей магистрали, расположенной между форсунками и ТНВД, выполняющей функцию аккумулятора горючего. В отличие от схемы, в которой насос напрямую распределял смесь по форсункам, в данной конструкции его роль ограничивается закачиванием дизеля в трубопровод. Еще одной особенностью является электронная система управления дозирования топлива в распылителях. 

Однако основным отличием системы нового поколения является значительно более высокое давление впрыска, которое определяет качество и равномерность распределения факела. Этот фактор является ключевым аспектом формирования смеси и ее последующего возгорания, что и определяет эффективность работы двигателя. Так, использование современных топливных систем Common Rail позволяет обеспечить почти до 40% прироста мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении уровня шума и расхода горючего до 15%. Помимо этого увеличивается и крутящий момент силового агрегата.

Высокая технологичность конструкции обуславливает требовательность данной системы впрыска к качеству горючего. Мелкие абразивные частицы, попавшие в топливную магистраль, могут вывести из строя аппаратуру, изготовленную с высокой точностью.

Принцип работы топливной системы Common Rail

Принцип действия топливной системы Common Rail заключается в подаче горючего к распылителям от рампы, которая выполняет функцию предварительного аккумулятора высокого давления. Схема работы оборудования схожа с технологией старых топливопроводов. Насос подкачки забирает дизель из бака и отправляет к ТНВД, который нагнетает давление в магистрали и снабжает горючим распылители, в необходимый момент впрыскивающим его в цилиндры. 

Принцип работы топливной системы Common Rail

Желтым цветом показан контур низкого давления, красным – контур высокого давления, коричневым – обратный слив топлива в бак.

  • Топливоподкачивающий насос.
  • Топливный фильтр.
  • Топливный насос высокого давления.
  • Клапан дозировки.
  • Датчик давлений топлива в рампе.
  • Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
  • Регулятор давления (контрольный клапан).
  • Инжекторы.

Электронное управление позволило организовать двухступенчатую схему подкачки строго дозированных порций топлива. На первом этапе в камеру поступает минимально необходимая доза (порядка 1 мг), воспламенение которой повышает температуру в замкнутом объеме, после чего в него впрыскивается основная часть горючего. Такая схема дает возможность обеспечить плавное нарастание давления в камере, вследствие чего силовой агрегат функционирует мягче и значительно снижается уровень шума при его работе. 

На основании поступающих от датчиков данных система определяет необходимое количество топлива, которое забирается из бака через дозирующий клапан. Таким образом, топливо вначале попадает в насос, а через него – во «временный аккумулятор». За поддержание необходимого уровня давления в рампе отвечает соответствующий регулятор. В заданный момент времени управляющий блок посылает команду к форсункам, и те на определенный срок открывают заслонки. В зависимости от режима эксплуатации силового агрегата, система может в некоторых пределах автоматически менять показатели давления и объем топлива. Давление рассчитывается и поддерживается вне зависимости от скорости вращения коленвала и количества подаваемого горючего. Распылители подают смесь в цилиндры, получая управляющий сигнал от электронного блока к соленоиду. 

Использование разделенного цикла воспламенений в дизельных топливных системах позволяет поднять крутящий момент на низких оборотах коленвала до 25% при одновременном уменьшении потребления горючего на 20%. Помимо этого, понижается степень выхода сажи в выхлоп, а звук работы двигателя становится значительно тише.

Конструкция

Конструктивно топливная система двигателя Common Rail является контуром высокого давления, который представляет собой сложный комплекс из нескольких взаимосвязанных узлов.

ТНВД. Этот агрегат предназначен для нагнетания давления в горючем. Так как в дизельном двигателе обороты коленвала регулируются не дроссельной заслонкой, а объемом подаваемого топлива, то ТНВД является одним из наиболее важных элементов в конструкции силового агрегата.

Клапан и регулятор. Клапан предназначен для дозирования порции горючего, поступающего к насосу и конструктивно представляет собой деталь ТНВД. Регулятор давления размещается в топливной магистрали и управляет работой силовой установки в зависимости от нагрузки на нее.

Рампа. Эта деталь обладает широким функционалом и выполняет роль аккумулятора горючего, а также распределяет его по форсункам и смягчает перепады давления в жидкости.

Форсунки. В отличие от бензиновых аналогов, конструкция данного типа распылителей рассчитана на значительно более высокое давление. Помимо этого, форсунки Common Rail управляют объемом топлива, которое поступает непосредственно в цилиндр. В современных  двигателях используются два типа распылителей:

  • Электрогидравлические. В конструкциях данного типа подача топлива осуществляется работой электромагнитного клапана.
  • Пьезофорсунки. В конструкциях данного типа дозированием горючего управляют специальные кристаллы, на порядок повышающие скорость отклика на управляющие сигналы.

Перспективы развития

Технологический потенциал топливной системы Common Rail дал новый импульс развитию дизельных двигателей в условиях перманентно повышающихся стандартов по токсичности. Благодаря контролю высокоточной электроники и значительному давлению при впрыске сгорание смеси происходит с максимальной отдачей, что обеспечивает оптимальную работу силового агрегата на каждом из режимов работы. Дальнейшее технологическое развитие системы напрямую связано с повышением норм экологической безопасности.

diesel-pro.ru

Подробности Common-Rail — журнал За рулем

И хочется, и колется. Именно эта поговорка часто приходит на ум, когда речь идет о покупке автомобиля с дизельным двигателем. Дизель особенно ценят в России за его экономичность, мощность, выносливость…

Ряд преимуществ можно продолжать, но на другой чаше весов лежат и недостатки, главные из которых — сложность ремонта, стоимость запчастей и проблема некачественного топлива. И если с топливом ситуация в последние годы существенно улучшилась, то как быть с возможными проблемами с ремонтом?

Перейдем от поговорок к пословицам. Не так страшен черт, как его малюют! Да, дизельный двигатель — это очень сложная система. Каждая поломка требует тщательной диагностики. Топливные фильтры, форсунки, насосы — все эти элементы системы отлично известны владельцам дизельных моторов. Но когда за дело берутся профессионалы, все становится намного проще.

Компания Delphi — признанный лидер в производстве дизельных систем. Delphi в мире дизелей — как Intel в мире компьютеров, в первую очередь по своему инновационному и технологическому потенциалу. Для масштаба отметим, что именно Delphi в 1911 году изобрела первый автомобильный радиатор, в 1929 году — первый автоотопитель, а в 1954-м — первый автокондиционер. Уже более 100 лет Delphi поставляет комплектующие для ведущих автопроизводителей по всему миру. Системы дизельного впрыска Delphi установлены на миллионы легковых и грузовых автомобилей и на другие виды техники.

01

Что же обеспечивает дизельному двигателю все те преимущества, о которых мы говорили раньше? Конечно, качественное производство и применение инновационных решений в разработке наиважнейших частей системы: насосов, форсунок, топливопроводов высокого давления, фильтров и так далее. Гордость компании Delphi — это новое поколение дизельных систем Common-Rail с давлением 2200 бар. Системы включают только оригинальные компоненты, которые позволяют двигателю давать наибольший КПД и максимально экономить топливо и вредные выбросы. Системы Common-Rail можно устанавливать чуть ли не на любые автомобили с дизельным двигателем. Citroën, Fiat, Ford, Hyundai, JMC, Kia, Mercedes-Benz, Nissan, Opel, Peugeot, Renault, Seat, Skoda, SsangYong, Volkswagen, Volvo и многие другие марки входят в этот ряд.

02

Главный компонент топливной системы дизельного двигателя, конечно, форсунка. Любая проблема в ее работе — и не видать двигателю ожидаемой от него мощности. Инженеры Delphi смогли достичь практически совершенства в конструкции форсунки для системы Common-Rail. Высочайшая точность изготовления допускает отклонения максимум в несколько микрон. Важно отметить, что вход для подачи топлива допускает давление до 2200 бар, что напрямую влияет на увеличение крутящего момента и мощности двигателя. Оптимальное управление сразу несколькими форсунками обеспечивает двадцатизначный буквенно-цифровой калибровочный код С3i, определяющий точные рабочие характеристики для каждой из них. Упомянем также высокоточный распылитель и расположение соленоида в непосредственной близости от иглы, что влияет на точность дозирования топлива. Одно из проблемных мест любой форсунки — регулирующий клапан — выполнен с алмазоподобным покрытием, что предотвращает его деформацию.

03

Именно незаменимый многолетний опыт Delphi позволяет этой компании быть лидером в производстве запасных частей для дизельных автомобилей. Delphi предоставляет все, что может понадобиться любой автомастерской по ремонту дизелей: от небольших боксов до крупных сервисных центров. Помимо систем Common-Rail, Delphi обеспечивает вторичный рынок многими другими компонентами, которые могут пригодиться при ремонте: сажевыми фильтрами (с использованием карбида кремния), клапанами EGR, электронными форсунками, электронными насосами (форсунками Smart Injector, разработанными для высоконагруженных дизелей), фильтрами, свечами накаливания (с использованием керамики), восстановленными турбонагнетателями (со смазочными материалами и прокладками).

04

Производя только компоненты дизельной системы, пусть и самые совершенные, признание не завоюешь. Delphi известна также производством самого современного диагностического оборудования и обеспечением сервисной поддержки для своей высокотехнологичной продукции. Delphi предлагает диагностическое оборудование с продвинутыми функциями диагностики дизельных систем, включая возможность кодирования форсунок и других компонентов, а также специальное диагностическое оборудование (например, набор с изолированной рампой, позволяющий проверять давление в рампе и обратку). Кроме того, Delphi передает свой огромный опыт через тренинги и техническую поддержку по оригинальным стандартам, а также обеспечивает поддержку авторизованной сервисной сети. Работая с Delphi, сервисные предприятия по ремонту самых разных дизельных двигателей могут рассчитывать на качественное обслуживание в центрах Delphi Diesel. В них, помимо собственно диагностического оборудования и инструментов, можно найти техническую информацию от автопроизводителей, программное обеспечение с самыми новыми калибровочными кодами для форсунок, оригинальные запасные части, действующие программы обмена запасных частей и многое другое. http://am-ru.delphi.com/

Common-Rail — НЕобыкновенный дизель

И хочется, и колется. Именно эта поговорка часто приходит на ум, когда речь идет о покупке автомобиля с дизельным двигателем. Дизель особенно ценят в России за его экономичность, мощность, выносливость…

Common-Rail — НЕобыкновенный дизель

www.zr.ru

Common Rail – что это? Особенности, принцип работы и преимущества

Популярность дизельных двигателей объясняется сочетанием экономичности и высокого КПД. Одной из причин впечатляющих эксплуатационных характеристик стала разработка системы впрыска Common Rail, которая совершенно заслуженно входит в число наиболее прогрессивных и передовых технологий подачи топлива в силовую установку. Сегодня ею оборудованы практически все дизельные ДВС, которые используются на транспортных средствах различного вида, начиная с автомобилей и заканчивая мощными сельскохозяйственными или дорожно-строительными машинами.

 

Определение

 

Common Rail представляет собой систему впрыска топлива для дизельного двигателя. Главной отличительной особенностью выступает общая магистраль или рампа, расположенная между ТНВД и форсунками. Именно она и дала название устройству, так как common rail переводится в английского как «общий путь» или «общая магистраль». Такая конструкция позволяет подавать дизтопливо под давлением, увеличивая общую эффективность работы двигателя.

Датой появления системы считается 1996 год, когда разработка компании Bosch была впервые установлена на серийный автомобиль. Популярность двигателей, оснащенных Common Rail, объясняется способностью достигать требуемой мощности при низком потреблении дизельного топлива. По стандартным оценкам использование системы уменьшает расход солярки на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя на 40%.

Дополнительным и в современных условиях весьма важным достоинством рассматриваемой конструкции подачи топлива выступает соответствие современных экологическим стандартам. Заметное уменьшение токсичности выхлопных газов и низкий уровень издаваемое в процессе эксплуатации шума – вот еще две не менее серьезные причины востребованности и широкого распространения дизельных двигателей с использованием Common Rail.

 

Конструктивные особенности

 

Устройство Common Rail в значительной степени напоминает систему подачи топлива в инжекторных бензиновых двигателях. Перед впрыском дизельного топлива в цилиндры происходит аккумулирование давления, в результате чего такую конструкцию нередко называют аккумуляторной топливной системой.

Конструкция Common Rail предусматривает три основных элемента: стандартные для любого дизельного двигателя контуры высокого и низкого давления, а также дополняющий их электронный блок контроля и управления. Контур низкого давления практически не отличается от обычных системы и состоит из стандартного набора частей, включающего:

  • топливный бак;
  • топливный фильтр;
  • подкачивающий насос;
  • комплект соединительных трубопроводов.

Основные отличия Common Rail от обычного дизельного двигателя заключаются в устройстве контура высокого давления, состоящего из таких элементов:

  • насос, который заменяет стандартный ТНВД и оснащается контрольным клапаном;
  • аккумуляторный узел или рампа, также оборудованная датчиком для контроля давления. Она изготавливается в виде достаточно длинной двухслойной трубы, на которой размещаются штуцеры, предназначенные для фиксации форсунок;
  • форсунки;
  • комплект соединительных трубопроводов.

Важное значение для эффективной эксплуатации рассматриваемой системы имеет работа электронного блока управления или ЭБУ. Он включает в себя несколько датчиков, в автоматическом режиме передающих сигналы о следующих параметрах и характеристиках двигателя:

  • положения распределительного и коленчатого вала;
  • положение педали «газа»;
  • уровень давления наддува;
  • температура воздуха и охлаждающей жидкости;
  • уровень давления топлива;
  • массовый расход воздуха.

Анализ полученных данных производится ЭБУ также в автоматическом режиме, результатом чего становятся определение требуемого количества топлива, времени открытия форсунки и других рабочих параметров системы. После этого подается команда на начало впрыска и цикл повторяется по новой.

 

Принцип действия Коммон Рейл

 

Описанное выше устройство Common Rail обеспечивает простую и при этом эффективную работу двигателя. Сначала подкачивающий насос, входящий в контур низкого давления, засасывает дизельное топливо из бака. Далее оно очищается, проходя через фильтр, и поступает в контур высокого давления.

Затем горючее перемещается в аккумуляторный узел, где его давление повышается. Максимальное значение этого показателя составляет 135 МПа и контролируется автоматикой. После поступления команды от ЭБУ на впрыск контролирующий клапан открывается и топливо поступает бак через трубопроводы, соединенные с форсунками на рампе. На каждой форсунке устанавливается отдельный электромагнитный клапан или соленоид, управляющий ее работой, что является еще одной важной отличительной особенностью системы.

Наличие в системе ЭБУ позволяет с высоким уровнем точности управлять как параметрами давления топлива, так и количеством сжигаемого горючего. Следствием этого выступает максимальная отдача при сгорании топлива, которая сопровождается уменьшением его расхода при одновременном увеличении КПД дизельного двигателя. В качестве приятного и полезного бонуса происходит сокращение токсичности выхлопа.

 

Вывод

 

Популярность и широкое распространение Common Rail объясняется очевидными преимуществами системы перед любыми альтернативными вариантами. Большая часть достоинств уже была озвучена выше, однако, для большей наглядности целесообразно еще раз обратить на них внимание. Итак, наиболее важными плюсами рассматриваемой системы выступают:

  • высокий КПД двигателя, который достигается за счет более эффективного сжигания топлива;
  • существенное (до 15%) сокращение расхода горючего;
  • еще более серьезное (до 40%) увеличение мощности двигателя;
  • снижение показателей токсичности выхлопных газов, что позволяет двигателю полностью соответствовать современным экологическим стандартам.

Сочетание настолько впечатляющих характеристик выступает лучшим и весьма наглядным объяснением того, что практически все дизельные двигатели оснащаются сегодня Common Rail. Более того, возможности технологии далеко не исчерпаны, что позволяет надеяться на дальнейшее совершенствование системы.

12psb.ru

CRDi (Common Rail) — что это такое?

CRDi или Common Rail – это система питания двигателей, которую многие водители ошибочно считают экзотической и малораспространенной. Такую систему питания используют на своих автомобилях многие известные производители, только называется она по-разному:

  • Фольксваген: TDI;
  • Фиат: CDTi, TtiD, DdiS, JTD;
  • Даймлер: CRD, CDI;
  • Хендай и Киа: CRDi;
  • Дженерал моторс: CDTi, VCDi

Также двигатели с CRDi широко используют на ЖД локомотивах и в судостроении.

CRDi (Common Rail Direct Injection) можно перевести (расшифровать) как прямой впрыск топлива по общей магистрали.

Суть работы этой системы заключается в технологии подачи горючего от общего аккумулятора высокого давления (топливная рампа) к форсункам. Давление в топливной системе не зависит от количества впрыскиваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала. Команду на впрыск форсункам выдает контроллер блока EDC. Осуществляется данная процедура благодаря установленным в форсунках магнитным соленоидам.

Принцип работы:

  • Готовое для впрыска топливо находится в рампе под большим давлением.
  • В рампу его нагнетает специальный насос сразу же после запуска первых оборотов.
  • Затем топливо по топливопроводу начинает подаваться к форсункам под общим давлением.
  • В этом и состоит одно из главных отличий системы CRDi от двигателей с классическим ТНВД – иглу форсунки поднимает соленоид, а не давление топлива.
  • Цикловую подачу топлива (количество) задает сам водитель, а давление впрыска и угол опережения – программа, заложенная в ЭБУ (блок управления).

Процесс впрыска топлива и образование давление в системе CRDi разделены. Отсюда появляется возможность создания двухфазного и многофазного впрыска. Кроме этого, данный факт позволяет использовать за один рабочий такт сразу несколько фаз впрыска. В первоначальных вариантах системы применялся двойной впрыск. В современных же CRDi используется до девяти фаз.

Основные преимущества системы Common Rail по сравнению с обычными «дизелями»:

  1. Установление жестких требований к двигателям в плане экологичности и экономичности. Требования эти ужесточаются с каждым годом. Дизельные двигатели с устаревшими системами впрыска не способны соответствовать требованиям по защите окружающей среды от вредных выхлопов.
  2. За счет повышенного давления топлива система CRDi обеспечивает значительную экономию топлива. Чем выше давление топлива в камере сгорания, тем более тонким будет его распыл. Благодаря этому происходит более полное и эффективное сгорания смеси на фоне меньших выбросов вредных веществ и возрастания мощности.
  3. Кроме того, постоянное высокое давление в магистрали обеспечивает точное дозирование горючего на протяжении всей длительности впрыска. С классическим ТНВД создать повышенное давление в топливной системе просто невозможно.
  4. При возникновении изменений расхода топлива в каналах от ТНВД к форсункам, появляются, так называемые, «волны» давления, которые «пульсируют» по топливопроводу. Это «волновое гидравлическое давление» разрушает топливную систему. По этой причине не существует ТНВД, в которых давление на форсунки составляет более 300 бар. В свою очередь, система Common Rail формирует давление до 2000 бар. Значительных разрушительных колебаний при этом не происходит, а вся работа ведется внутри форсунки.

suvcar.ru

Common Rail. Дизельная сказка

Техническое решение, известное более полувека, за последние полтора десятка лет перевернуло представление об автомобильном дизеле

Техническое решение, известное более полувека, за последние полтора десятка лет перевернуло представление об автомобильном дизеле

Германия не имеет собственной нефти. Неудивительно, что немецкий инженер Рудольф Дизель пытался найти альтернативный вид топлива. Изначально предполагалось, что таковым может послужить горючая (и даже взрывоопасная) угольная пыль. Но процесс подготовки рабочей смеси с воздухом получился слишком сложным, мотор на угольной пыли работать категорически не хотел. Зато на тяжелых фракциях нефти он, по тогдашним меркам, работал вполне прилично. 1895 год официально считается годом изобретения дизельного двигателя. Примечательно, что первые серийные моторы были турбодизелями: рабочий процесс требовал подачи сжатого воздуха. Конструкция получалась громоздкой и массивной. Тем не менее новый силовой агрегат тут же нашел применение на водном транспорте, в нарождающейся электроэнергетике и, несколько ограниченно, в грузовом автомобилестроении. Для легковых машин он был слишком тяжел.

Первая «дизельная революция» свершилась в 20-е годы ХХ века. Другой немецкий инженер, Роберт Бош, в 1923 году разработал несколько конструкций форсунок для впрыска тяжелого нефтяного топлива, а в 1927 г. — и собственный двигатель с воспламенением от сжатия, т. е. дизель по-нашему. Применение миниатюрного топливного насоса высокого давления позволило отказаться от здоровенных воздушных компрессоров.

Создаваемое инженерами давление в 1,5—2,5 атм сегодня сложно назвать высоким, тем не менее его хватало, чтобы подавать к механическим форсункам топливо без воздушных пузырей.

В те годы, вероятно, и сложилось представление о дизельной топливной аппаратуре, как о чем-то высокоточном и очень капризном. В силу особенностей применявшихся тогда конструкций перед запуском требовался предварительный прогрев двигателя горячим воздухом, для синхронизации зажигания все трубки, идущие от ТНВД к форсункам, должны были иметь одинаковую длину и нормированные радиусы загиба. До пусковых свечей накаливания тогда еще не додумались. От моторов тех времен, как пример технологической сложности, нам остались только высокие требования к точности изготовления плунжерных пар насосов. Остальные диковинки ушли в прошлое, правда, уступив место некоторым новым, о которых разговор позже.

С появлением насосов высокого давления системы впрыска дизеля разделились на два типа. На долгие годы главенствующей в автомобильной промышленности стала насосная система. Каждая секция плунжерного насоса связана со своей форсункой, управляемой механически, гидравлически или гидромеханически. В последние десятилетия появились форсунки с электромагнитным и электрогидравлическим приводом клапана, позволяющие применять электронное управление двигателем.

Второй тип — аккумуляторная система, в которой работа насоса и форсунок не синхронизируется. Насос (или насосы) даже может иметь отдельный, независимый от двигателя привод. Насос подает топливо в аккумулятор, в котором поддерживается постоянное высокое давление. Из аккумулятора топливо под давлением подается в форсунки той или иной конструкции. Очевидно, такая система была сложнее, а ее неоспоримые достоинства остались невостребованными на протяжении десятилетий. Отметим, что с довоенных времен ничего принципиально нового в рабочий процесс дизеля внесено не было.

Тем не менее очередная революция имела место. Имя ей — Common Rail, т. е. «общая магистраль». Суть событий свелась к использованию хорошо известной аккумуляторной системы, но на более высоком технологическом уровне.

Бытует мнение, что Common Rail — изобретение Robert Bosch AG. На деле все значительно сложнее. Первый прототип системы был создан еще в 60-е годы в Швейцарии, но дальше дело не пошло из-за отсутствия электроники управления соответствующего уровня.

Затем, уже в начале девяностых об аккумуляторной системе вспомнили инженеры японской корпорации Denso. Созданная ими система ECD-U2 устанавливалась на грузовики Hino Rising Ranger. Правда, японцы недооценили перспективы своего детища и в 1995 продали технологию другим автопроизводителям. Тем не менее лавры первооткрывателя Common Rail для автомобиле­строения принадлежат им по праву.

Наибольший вклад в развитие системы внесли инженеры из Magnetti Marelli, Elasis и исследовательского центра Fiat. В 1997 году Common Rail появляется сначала на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и лишь затем на Mercedes-Benz C 220 CDI. Можно сказать, что именно Fiat выдал Common Rail путевку в жизнь, но итальянский концерн переживал в тот период серьезные трудности, и практически готовая технология была продана компании Robert Bosch.

Особо горевать итальянцы не стали и, по мере улучшения финансового положения, продолжили разработку дизельной темы. В первом десятилетии XXI века их дизели признаются лучшими, а отдельные технические решения находят применение за пределами системы питания дизеля. Так, например, система регулирования фаз газораспределения MultiAir базируется на дизельных форсунках и соответствующей управляющей электронике.

Сегодня 90% систем Common Rail выпускают четыре крупнейших производителя автомобильных комплектующих — Bosch, Delphi, Denso и Siemens.

Внедрение системы наряду с турбонаддувом — краеугольный камень популярной сегодня идеологии даунсайзинга, т. е. замены мотора большого литража на меньший по размерам и весу, но равный или превосходящий по мощности и крутящему моменту. Большая заслуга системы и в небывалом росте спроса на дизельные автомобили. Даже традиционно бензиновая Америка, похоже, не устоит. В ее жесткие экологические нормативы новые «чистые» дизели укладываются с легкостью.

Volkswagen, долгие годы пестовавший другое дизельное направление — насос-форсунки PD Diesel, полностью от них отказался и ставит Common Rail и на Audi Q7, и на VW Polo. Кстати, во многом благодаря системе этот автомобиль с литровым мотором часто именуют трехлитровым: в ходе рекордного заезда он израсходовал меньше 3 л на 100 км.

Японцы грозятся начать производство турбодизельного мотоцикла.

Что же изменилось в старой доброй аккумуляторной системе впрыска? Чем объясняется резкий рост ее популярности?

Последней революцией было введение электронного управления моментом и продолжительностью (объемом) впрыска. Дальше пошла «эволюция», сводящаяся к совершенствованию отдельных компонентов и программного обеспечения и росту давления в аккумуляторе, доходящего до 2000 бар. Ставшее действительно высоким давление потребовало поиска новых материалов и конструкций, но принципиальных изменений в последние годы не было. Нет их и сейчас. Похоже, что не будет и в ближайшем будущем.

Дизель экономичнее бензинового двигателя, дешевле и дизельное топливо. Он имеет более высокий крутящий момент, притом в широком диапазоне скоростей вращения коленвала. Турбонаддув и аккумуляторный впрыск победили «вялость» и шумность атмосферного дизеля. Технические ухищрения вроде впрыска мочевины (AdBlue) и сажевого фильтра позволили снизить экологическую нагрузку. Уменьшивший расход топлива даунсайзинг помогает решить и проблему парниковых выбросов СО2. Дизельный двигатель выгоден всем: и конечному потребителю, и обществу, и автопроизводителю.
Не любят его только на автосервисе. На первый взгляд это кажется странным. Для выявления абсолютного большинства неисправностей достаточно иметь электронный сканер и механический диагностический набор. Купить их может любой успешный автослесарь. Срок окупаемости — месяцы. Более дорогое современное оборудование обещает и больший доход.

Разруха, увы, в головах. Сервисмены со стажем о дизельных двигателях для легковых автомобилей слыхом не слыхивали. Постсоветский развал системы профессионального образования, проходивший на фоне безудержного роста автомобильного парка, специалистов стране не добавил. В условиях дефицита услуг автосервис может выбирать из них самые для себя выгодные и нехлопотные.

Хотя ремонт топливной аппаратуры сводится к примитивному алгоритму «снять-поставить», требования к состоянию самого помещения и порядка в нем чрезвычайно высоки. При обращении с некоторыми новыми деталями «испачкать» означает «уничтожить». Зачем людям лишние хлопоты, если можно хорошо жить и без них.

Есть и надежда, что по мере дизелизации отечественного парка механиков-дизелистов станет больше: катастрофический дефицит сулит хорошую прибыль. Но объективных предпосылок для этого пока не видно.

Made in Japan

«Вновь изобретенная» в 1995 году в Японии система пользуется наибольшей популярностью в Западной Европе. Но вклад крупнейшего в мире поставщика комплектующих для автопрома, коим сегодня является Denso, этим нововведением не ограничился.

В 2002 году инженеры компании представили систему Common Rail с рекордным в то время рабочим давлением 180 МРа (1800 бар) при пятикратном многоточечном впрыске за такт. В 2008 году давление довели до 200 МРа (2000 бар). Система впрыска производится на заводах Denso в Венгрии, Таиланде и Японии.

С 2003 года компания производит сажевые фильтры из кордиерита (cordierite). В отличие от других конструкций такие фильтры имеют меньший вес и создают меньшее сопротивление потоку выхлопных газов, обеспечивая улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и снижение содержания сажевых частиц в выхлопе.

Такие фильтры, помогающие уложиться в нормы Euro 5, с 2007 года производятся на СП Denso и Bosch в польском Вроцлаве.

Хочу получать самые интересные статьи

5koleso.ru