Коммон рейл: принцип работы и особенности

Причины и признаки поломки Common Rail

  • после долгой стоянки заметно ухудшение пуска мотора;
  • мощность силового агрегата упала, что особенно заметно при большой нагрузке или попытке достичь максимальной скорости;
  • увеличился шум работы двигателя;
  • нехарактерные вибрации движка;
  • нехарактерный цвет выхлопа (черный или белый).

Основная причина неисправностей — низкое качество топлива. Обычно выходят из строя форсунки, ТНВД или насосы топливной подкачки.

  • неисправность форсунок — мотор глохнет даже при наборе скорости;
  • выход из строя датчиков или инжекторов ТНВД;
  • загрязнение насоса высокого давления;
  • подъём форсунки;
  • разгерметизация насоса или его поломка.

Недостаточно знать, как работает данная топливная система — для определения неисправности потребуется провести тщательную диагностику. Исследуется не только механическая часть устройства, но и электронная. Не рекомендуется самостоятельно пытаться отремонтировать «Коммон Рэйл» — без должных навыков и диагностического оборудования можно только навредить, после чего потребуется уже не косметический ремонт, а полная замена.

Оптимальным решением будет обратиться в специализированную автомастерскую «Дизель-Мастер» в Санкт-Петербурге. В нашем распоряжении есть всё необходимое для качественного ремонта Common Rail — штат опытных мастеров, современное оборудование и запас оригинальных запчастей. Обращайтесь! Предложим оптимальное и недорогое решение вашей проблемы. (бесплатно по России), 8 (921) 932-25-54

Статьи по теме

Замена рулевой рейки: причины и порядок действий

Высокий уровень антифриза: причины и способы устранения

Лучшие авто с пробегом и советы по выбору

Аэрография на машину: материалы, виды, этапы

Что лучше – автомат или механика

Какие марки авто ушли с российского рынка в 2022 году

Как выбрать подержанный автомобиль: правила и рекомендации

Заправка кондиционера в автомобиле: рекомендации профессионалов

Как снять форсунку омывателя

Как снизить расход топлива: эффективные методы

Что такое детейлинг автомобиля, и чем отличается от стандартной мойки

Обработка порогов автомобиля: основные этапы и лучшие средства

Куда и как установить детское автокресло

7 лучших прицепов для легковых автомобилей

Как выбрать автокресло для ребенка: важные параметры и лучшие модели

Устройство и принцип работы системы Common Rail

Схема и детали системы

Высокое давление 230-1800 бар.

Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

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

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

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

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

5. Датчик температуры топлива. Измеряет текущую температуру топлива.

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

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

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

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

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

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

12. Форсунки.

Система впрыска Common Rail

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

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

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

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

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

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

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

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

Работа пьезофорсунки Common Rail

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

Процесс впрыска

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

ТНВД

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

Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

Источник

Почему снижается мощность?

Часто мастерам СТО приходится слышать от клиентов жалобы, касательно снижения разгонной динамики и мощности мотора. Нередки случаи, когда силовой агрегат попросту глохнет во время езды при переходе на низкие обороты. Большинство автомобилистов уверены, что проблема заключается именно в регуляторе давления. Но, как утверждают механики, корнем всех бед являются именно топливные форсунки, которые выработали свой ресурс. А первопричина этого — засорение топливного фильтра.
Помимо этого на работе силового агрегата отражается состояние сажевого фильтра. Для владельцев дизельных авто этот вопрос остается особенно актуальным, поскольку в большинстве случаев этот элемент меняют когда он еще вполне исправно функционирует. Также сажевый фильтр часто и вовсе удаляют из системы, перепрошивая при этом ЭБУ.
Для чего это нужно? Чтобы правильно ответить на вопрос, необходимо знать устройство и принцип функционирования «сажевика».
Этот элемент входит в конструкцию выхлопной системы и располагается между силовым агрегатом и выпускным коллектором. Его назначение заключается в удержании частичек сажи, содержащихся в отработанных газах авто. А главным фильтрующим элементом является специальная керамическая матрица. Если фильтр забит, он служит первопричиной снижения мощности мотора. Однако для этого элемента предусмотрен процесс регенерации (самоочищения). Эту функцию запускает ЭБУ на основании показаний ряда датчиков. Поэтому, если на автомобиле стали возникать описанные выше симптомы, это вовсе не означает, что сажевый фильтр неисправен, и его необходимо либо заменить, либо полностью удалить из системы.
На долговечность «сажевика» также влияет качество топлива, поскольку количество сажи в отработанных газах напрямую зависит от процентного содержания серы в топливе. Говоря проще, источник проблемы заключается непосредственно в топливе, поскольку оно либо плохо сгорает, либо сгорает не полностью. Соответственно из-за этого сажевый фильтр работает некорректно, и на ЭБУ поступает сигнал ошибки. На основании этого генерируется команда на его очистку и осуществляется дополнительный топливовпрыск в мотор. Результатом этого является появление дыма белого цвета из выхлопной трубы при работе силового агрегата на холостых оборотах, которые могут быть несколько завышенными.
Это необходимо для разогрева элемента до температуры более 600 градусов, поскольку в этом случае сажа начинает активно взаимодействовать с кислородом, и фильтр очищается. Стоит заметить, что процесс такой регенерации никак нельзя назвать эффективным, по этой причине у большинства транспортных средств уже на начальном этапе эксплуатации возникают проблемы с сажевым фильтром. Помимо этого, процесс регенерации может и не запуститься по следующим причинам

  1. Неисправность датчиков выхлопной системы.
  2. Выход из строя либо некорректная работа клапана ЕГР. 
  3. Наличие активной ошибки в ЭБУ,

Диагностика системы

После длительного износа механизм может иметь нарушения в работе или вовсе выйти из строя. Нужно заблаговременно определить неисправности, так как ремонт обходится в большие деньги. В первую очередь нужно протестировать датчики и механизмы, показывают ли они сбои в работе. Поскольку сканеров для дизельных моторов не существует, рекомендуют использовать универсальное оборудование с функцией осциллографа.

Частой проблемой в системах Common Rail является падение давления. Его проверяют с помощью манометра со шкалой 10 бар. Для высокого давления используют специальный прибор с диапазоном до 2000 бар

Также важно проверить дозировку форсунок. Они управляются через специальные электрические импульсы в 80 вольт, что поступают с пульта управления

Вся диагностика зависит от самой поломки. Когда двигатель не запускается, нужно сделать проверку привода ГРМ. Признаком его выхода из строя является малая нагрузка для стартёра. После этого осматривают топливоотдачу. Это делается со специальными датчиками и манометром. При отсутствии поломок исследуют ТНВД — давление топлива измеряется специальными сканерами.

https://youtube.com/watch?v=6ATIW00VWc0

Починить поломку

У многих автомобилистов бывают ситуации, когда форсунки «закипали». В таком случае они требуют срочной замены. Необходимо провести продув посадочных гнёзд и залить их маслом. Если топливная система Common Rail требует ремонта, этим должны заниматься специальные службы сервиса. Минимальная стоимость будет составлять 7000 рублей, а средняя цена на новый насос обходится в 30 тысяч рублей. По этой причине часто встречаются подержанные механизмы.

Если из строя выходят несколько форсунок, то есть смысл заменить весь набор. Это связано с тем, что стоимость отдельных элементов выше, чем всех сразу, и старые форсунки могут сбить ритм подачи топлива. При наблюдении затруднённого спуска или повышенной дымности выхлопной трубы, проверяется наддув воздуха и его расход.

Сегодня дизельная система Common Rail стала главным двигателем в развитии дизельного автомобилестроения. Её современное выполнение позволяет получить отличный прирост к мощности и скорости движения, а затраты топлива сводятся к минимуму. Она щадяще относится к экологии, поэтому набирает большую популярность. Но такой системе требуется своевременная диагностика и грамотный ремонт, так как это сложная технология.

Если вы используете в дизельных двигателях систему Common Rail, тщательно следите за работоспособностью всех механизмов

Очень важно не допустить поломки, потому что ремонт обойдётся очень дорого. Это же касается и топлива, которое всегда должно быть наилучшего качества

Достоинства и недостатки

Несмотря на то, что эта система питания дизеля, сравнительно «молодая», но уже существует несколько ее поколений. Причем разница между ними сводится лишь к давлению впрыска. Ведь чем оно выше, тем лучше наполняемость цилиндра за единицу времени (форсунка сможет больше впрыснуть), а это в свою очередь – больший выход мощности. Так, у первого поколения Common Rail рабочее давление составляло 1350 Бар, а у четвертого – уже 2200 Бар.

Система впрыска Audi 3-го поколения

Широкое распространение эта система питания получила благодаря ряду преимуществ перед классической:

Высокая точность дозировки топлива. Электронный блок полностью контролирует параметры работы силовой установки и мгновенно реагирует на изменение режима работы, подстраивая под него подачу топлива

Тем самым достигается еще большая экономичность двигателя при лучшем выходе мощности.
Давление в системе поддерживается в строго заданных параметрах, что обеспечивает нормальное наполнение цилиндров независимо от скорости вращения коленчатого вала и режима работы (особенно это важно на холостом ходу, и при малых оборотах).
В этой системе не требуется подстраивать работу ТНВД под рабочие циклы, его задача – лишь нагнетать в рампу топливо, а за всем остальным следит ЭБУ. К тому же ТНВД конструктивно проще, поэтому легче поддается ремонту.
Возможность использования многократного впрыска. Многоразовая подача топлива за один рабочий цикл обеспечивает оптимизацию процессов сгорания в камере сгорания, что снижает шумность работы мотора и повышает его экологичность.

Многоразовая подача топлива за один рабочий цикл обеспечивает оптимизацию процессов сгорания в камере сгорания, что снижает шумность работы мотора и повышает его экологичность.

Благодаря таким преимуществам эта система питания и стала столь востребованной, тем более, что она полностью вписывается в нормы экологичности Евро-4.

Но и без недостатков не обошлось. Они у этой системы такие:

  • Более сложная конструкция форсунок сказывается на ресурсе их работы;
  • Система в случае разгерметизации контура высокого давления полностью перестает функционировать. Если раннее зависание одной из форсунок в открытом положении становилось причиной перебоев, но сам двигатель продолжал работать, то в Common Rail при заклинивании клапана управления сработает отсекатель и мотор прекратит работать;
  • Система питания Common Rail более требовательна к чистоте топлива.

Пока система Common Rail считается самой лучшей для использования на дизельных двигателях, и альтернатива ей вряд ли скоро появиться.

Конструкция

Рассмотрим устройство данной модификации топливной системы. Контур с высоким давлением состоит из следующих элементов:

  • Магистраль, способная выдержать большое давление, во много раз превышающее показатель компрессии в двигателе. Она выполнена в виде цельных трубок, к которым подсоединены все элементы контура.
  • ТНВД – насос, создающий нужный напор в системе (в зависимости от режима работы двигателя этот показатель может составлять больше 200 МПа). Этот механизм имеет сложное устройство. В современном исполнении его работа основана на плунжерной паре. Подробно о ней рассказывается в другом обзоре. Об устройстве и принципе работы топливного насоса также рассказывается отдельно.
  • Топливная рейка (рампа или аккумулятор) – небольшой резервуар из толстостенного материала, в котором накапливается горючее. К ней при помощи топливопроводов подсоединяются форсунки с распылителями и другое оборудование. Дополнительная функция рампы – демпфировать колебания горючего, возникающие в процессе функционирования насоса.
  • Датчик давления топлива и регулятор. Эти элементы позволяют контролировать и поддерживать нужный напор в системе. Так как насос постоянно работает, пока заведен мотор, он постоянно закачивает солярку в магистраль. Чтобы ее не разорвало, регулятор осуществляет сброс излишка рабочей среды в обратку, которая соединена с баком. Подробно о том, как работает регулятор давления, рассказывается здесь.
  • Форсунки подают необходимую порцию топлива в цилиндры агрегата. Разработчики дизельных двигателей решили расположить эти элементы непосредственно в головке блока цилиндров. Этот конструктивный подход позволил одновременно решить несколько сложных вопросов. В-первых, это минимизирует потери топлива: во впускном коллекторе системы распределенного впрыска незначительная часть горючего остается на стенках коллектора. Во-вторых, дизель воспламеняется не от свечи накала и не от искры, как в бензиновом моторе – его октановое число не позволяет применить такое зажигание (что такое октановое число, читайте здесь). Поршень сильно сжимает воздух, когда выполняется такт сжатия (закрыты оба клапана), в результате чего температура среды повышается до нескольких сотен градусов. Как только форсунка распыляет топливо, от высокой температуры оно самовоспламеняется. Так как в этом процессе нужна идеальная точность, устройства оснащаются электромагнитными клапанами. Они срабатывают от сигнала, поступающего с эбу.
  • Датчики следят за работой системы и подают соответствующие сигналы на блок управления.
  • Центральным элементом в Common Rail является ЭБУ, который синхронизируется с «мозгами» всей бортовой системы. В некоторых моделях авто он интегрирован в главный блок управления. Электроника может фиксировать не только показатели мотора, но и других узлов авто, благодаря чему более точно рассчитывается количество воздуха и топлива,  а также момент распыления. Электроника программируется на заводе. Как только ЭБУ получает от датчиков нужную информацию, активируется заданный алгоритм, и все исполнительные механизмы получают соответствующую команду.
  • Любая топливная система в своей магистрали имеет фильтр. Он устанавливается перед топливным насосом.

Дизельный ДВС, оснащенный данным типом топливной системы работает по особенному принципу. В классическом исполнении производится впрыск всей порции топлива. Наличие топливного аккумулятора позволяет обеспечить распределение одной порции на несколько частей, пока мотор выполняет один цикл. Эта методика называется многократным впрыском.

Ее суть сводится к тому, что перед подачей основного количества солярки производится предварительный впрыск, который еще сильнее разогревает рабочую камеру, а также повышает в ней давление. Когда распыляется остальная часть горючего, оно более эффективно воспламеняется, благодаря чему ДВС с системой коммон рейл демонстрирует высокий крутящий момент, даже когда уровень оборотов коленвала низкий.

В зависимости от режима работы часть топлива будет поступать один раз или два. Когда двигатель работает на холостых оборотах, прогрев цилиндра осуществляется благодаря двойному предварительному впрыску. Когда повышается нагрузка, осуществляется один предвпрыск, благодаря чему на основной цикл остается больше горючего. Когда двигатель работает на максимальной нагрузке, предварительный впрыск не выполняется, а задействуется вся порция топлива.

Основные типы форсунок, используемые в этой системе

В системе Common Rail используются различные типы деталей этого типа Они отличаются как по конструкции, так и по рабочим характеристикам. Перечислим наиболее популярные модели.

Пьезоэлектрическая

Подавляющее большинство моторов с системами Common Rail используют именно пьезоэлектрические форсунки, поскольку они считаются передовыми и имеют множество достоинств.

Исполнительный механизм пьезоэлектрической форсунки основан на компактном пьезоэлементе

Как видно из названия, исполнительный механизм выполнен на основе пьезоэлемента. Использование такого элемента даёт целый ряд плюсов:

  • форсунка с пьезоэлементом переключается в 8 раз быстрее по сравнению с аналогами, выполненными на основе электромагнитных клапанов;
  • игла в ней весит на 70% меньше;
  • такая деталь в течение одного рабочего такта двигателя может впрыснуть топливо несколько раз;
  • топливо, впрыскиваемое ней, очень точно дозируется.

Электромагнитная

Электромагнитные форсунки используются преимущественно в бензиновых двигателях. Игла в ней приводится в движение с помощью пружины и электромагнита, причём за один рабочий такт двигателя деталь может произвести лишь один впрыск топлива. С конструкцией этого устройства можно ознакомиться на рисунке ниже.

Это интересно: О противоугонных средствах

Электромагнитные форсунки Common Rail используются преимущественно в бензиновых двигателях

Следует отметить, что по точности дозирования топлива электромагнитная существенно уступает пьезоэлектрической. Этот показатель напрямую зависит от типа системы управления. Например, если автомобиль оборудован современным ЭБУ, точность дозирования бензина повышается на 10–12%. Есть определённая погрешность и во временных показателях электромагнитных форсунок. Например, игла форсунки может удерживать канал распылителя открытым в течение 2–2.5 мс с погрешностью в 6%. Этот показатель весьма далёк от идеала.

Роль насоса, форсунок и их устройство

Именно последние вместе с насосом ТНВД являются одними из основных отличительных особенностей системы. Форсунки применяются пьезоэлектрического принципа действия. Такой механизм переключается намного быстрее, чем у форсунок, оборудованных электромагнитным клапаном. У пьезоэлектрической форсунки игла весит на ¾ меньше, чем у ее электромагнитного аналога. Благодаря этому достигаются следующие преимущества:

  • быстрота переключения;
  • совершение нескольких впрысков на протяжении одного и того же такта;
  • точная дозировка.

С высокой скоростью переключения становится возможным точнее корректировать фазы впрыска и дозировать подачу горючего. Именно поэтому впрыск идеально подстраивается под потребности дизель-мотора в том или ином режиме его работы.

Еще одна интересная деталь — ТНВД. Это устройство одноплунжерного типа. Его привод связан  зубчатым ремнем с коленвала, а частота подстроена под частоту оборотов мотора. Он создает высокое давление в агрегате, которое может достигать 1800 бар — именно такое необходимо для эффективного впрыска. Пара кулачков, которые развернуты на 180 градусов способствует созданию скачка давления вместе с впрыском в течение рабочего такта отдельно взятого цилиндра. Благодаря этому формируется равномерная нагрузка привода насоса, а также снижаются колебания давления.

Насос ТНВД, клапаны, регуляторы давления и форсунки Common Rail – проводим диагностику системы

Чтобы больше понять о разбираемой нами технологии, стоит разобрать устройство Коммон Рейл подробнее. В него входят:

  • Подкачивающий первостепенный насос топлива.
    Он нужен для регулярных подач горючего в напорную магистраль.
  • Фильтр топлива с клапаном подогрева.
    Конкретно этот клапан помогает предотвращать засорение фильтров парафинами в периоды понижения градуса.
  • Второстепенный насос топлива.
    Нужен для подачи горючего к первостепенному насосу из напорной магистрали.
  • Насос высокого давления.
    Как его еще называют, ТНВД Коммон Рейл нужен для создания определенного давления для самой системы спрыска.
  • Фильтр-сетка.
    Предотвращает попадание каких-либо частиц в ТНВД.
  • Датчик температуры топлива.
    Помогает мерить температуру горючего.
  • Клапан топливной дозировки.
    Нужен для контроля подаваемого в аккумулятор давления дизеля.
  • Регулятор топливного давления.
    Контролирует это самое давление горючего в магистрали.
  • Аккумулятор давления.
    Позволяет накопить необходимое для впрыскивания количество горючего.
  • Датчик топливного давления.
    Нужен для измерения давления горючего в магистрали.
  • Редукционный клапан.

Именно этот клапан помогает поддерживать определенное низкое давление в топливной рампе в размере десяти бар, идеальное для хорошей работы форсунок.

Форсунки.

Все эти компоненты, в которых нуждается устройство, ТНВД, форсунки и клапаны, должны быть знакомы подкованному автомобилисту. Ну а если вы не были знакомы с их назначением, надеемся, наши подсказки вам помогли понять.

Особенности работы форсунков Common Rail

Как показывает опыт эксплуатации, на качество и долговечность работы (моторесурс) форсунок, во многом определяющих экономичность дизельного движка и токсичность выхлопных газов, оказывает их конструкция и фирма-изготовитель. Поэтому автолюбитель, еще на этапе выбора авто должен знать о преимуществах и недостатках определенных образцов. Например, на некоторые (одни из первых) модели Ford Mondeo III 2.0 TDCi и Jaguar X-Type 2.0 d установлены силовые агрегаты с системой «Коммон Рейл», форсунки которой имели конструктивные недостатки, что сказалось на востребованности этих авто. На Западе автомобилисты, как огня, избегали покупок транспортных средств Mercedes E250 CDI W212, с форсунками Delphi. Автомобилестроители быстро отреагировали на это и пошли двумя путями:

  • повышением качества и надежности впрыскных устройств;
  • реализацией возможности установки в топливной системе оборудования от различных производителей.

Турбированный дизель 1.6 HDi/TDCi, при установке на различные модели Citroën, Peugeot и Ford, мог быть укомплектован четырьмя разновидностями форсунок. Победила продукция концерна Robert Bosch GmbH — устройства с электрогидравлическим принципом работы. Однако по мнению многих автовладельцев наиболее долговечными являются японские форсунки от DENSO Corporation. Они устанавливаются на различные типы турбированных дизелей, которые входят в состав силового агрегата различных модификаций Mitsubishi, Mazda и Nissan. В последнее время, налажено поступление на рынок ремкомплектов и многие сервисные службы осуществляют ремонт этих изделий, что обходится значительно дешевле стоимости новой форсунки, которая составляет около 450 североамериканских долларов.

Добавить комментарий
Adblock
detector