Меню

Аккумуляторная топливная система высокого давления

ДВИГАТЕЛЬ COMMON RAIL: ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, ОБСЛУЖИВАНИЕ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным двигателем с системой впрыска топлива Common Rail (впрыск топлива под высоким давлением), для чего она нужна и как осуществляется ее функционирование. Кроме того, расскажем про основные характеристики технологии, каким образом работает топливный насос в системе, чем впрыск топлива такого типа отличается от других, на каких силовых установках чаще применяется такой механизм и какая польза или вред автомобильному двигателю от Common Rail. В заключении мы поговорим, о том какие задачи выполняет система впрыска Common Rail в двигателе транспортного средства, из каких узлов состоит и каковы ее конструкторские особенности.

Для того, чтобы понять, как функционирует автомобильная система с технологией впрыска топлива под высоким давлением (Common Rail), необходимо знать ее конструкторские особенности, из каких элементов она состоит, а также какие функции и задачи выполняет в той или иной силовой установке транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о принципе работы автомобильной топливной системы Common Rail. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: “Чем отличается система впрыска топлива под высоким давлением от классических топливных технологий?”.

1. Особенности, плюсы и минусы системы впрыска топлива Common Rail

Система Common Rail – технология впрыска топлива для дизельных силовых установок. Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам под постоянным давлением от общей рампы. Данная технология была впервые разработана немецкими инженерами компании Bosch. Коммон Рейл от компании Бош повсеместно используется на транспортных средствах таких марок, как Volvo, Mersedes-Benz и BMW.

Топливная система Common Rail в переводе с английского языка означает общую магистраль топливного механизма транспортного средства. Такая система характеризуется впрыском топлива в камеру сгорания цилиндров под высоким атмосферным давлением. Благодаря подаче топлива под давлением в цилиндры обеспечивается высокая эффективность работы силовой установки и сокращается расход топлива в среднем на 10-15%, а мощность мотора вырастает примерно на 30-40%.

Кроме увеличения мощности силовой установки и снижения расхода топлива, преимущества системы впрыска под высоким давлением Коммон Рейл не заканчиваются. Данная система отмечается уменьшением шума при работе мотора, при этом крутящий момент дизельного двигателя повышается в среднем на 5-10 процентов. Благодаря вышеописанным факторам, система впрыска топлива Коммон Рейл получила всеобщую популярность и на сегодняшний день примерно каждый 2-ой автомобиль на планете с дизельной силовой установкой оборудован этой технологией.

Среди недостатков системы Коммон Рейл можно выделит довольно высокие нормы по качеству к потребляемому дизельному топливу. В том случае, когда в такую топливную систему попадают мелкие посторонние частицы в виде не растворившегося парафина, который содержится в солярке, то это может привести к выходу из строя форсунок управляемых электроникой и выполненных с высочайшей точностью. Вот поэтому в дизельных силовых установках с системой Коммон Рейл применение качественного дизтоплива является самым главным и обязательным условием.

2. Принцип действия системы впрыска топлива Коммон Рейл

Основной принцип работы системы Коммон Рейл состоит на подаче топлива, как правило, дизельного вида, к форсункам от общей рампы под высоким давлением. Давление в такой системе впрыска образуется, а также поддерживается в независимом от частоты вращения коленчатого вала силовой установки состояния. Кроме того, на давление в топливной системе такого типа также никакого влияния не оказывает параметр объема впрыскиваемого горючего в камеры цилиндров.

Читайте также:  Экстракт элеутерококка для повышения давления

Процесс впрыскивания топлива осуществляется форсунками по специальной команде электронного блока управления системы. В каждую форсунку встроены магнитные соленоиды, включение которых происходит все с того же электронного блока управления системы впрыска. Таким образом, при помощи “умных” форсунок образуется управляемый впрыск топлива в камеры сгорания топливно-воздушной смеси, расположенных в цилиндрах двигателя.

Для повышения эффективности функционирования системы впрыска Комон Рейл было решено разработать и использовать специальный узел, который называется аккумуляторный блок, содержащий в своем составе распределительный трубопровод, трубки подачи топлива, а также сами форсунки. Электронный блок управления по заложенной в него программе передает управляющий сигнал к форсункам, а точнее к их соленоидам, которые установлены на этих деталях.

Далее соленоиды по команде от блока управления производят подачу дизтоплива в камеры сгорания топливно-воздушной смеси мотора при помощи исполнительных механизмов в виде форсунок. Вся процедура происходит по принципу разделения узла, которое создает высокое давление и элементов впрыскивания, обеспечивающих повышение точности управления процессом сгорания смеси и увеличения силы подачи топлива.

3. Устройство и конструкторские отличия системы Common Rail

Система Коммон Рейл по своему устройству значительно отличается от классических топливных систем, например FSI или GDI. Система впрыска функционирующая под высоким давлением Common Rail и включает в состав 3 основные узла, такие как :

Контур низкого давления : включает топливный бак, насос с типом действия подкачки топлива, фильтрующий элемент и трубопроводы для соединения деталей системы.

Контур высокого давления : он состоит из насоса высокого давления, который заменяет классический ТНВД с контрольно-регистрирующим клапаном, рампы высокого давления с датчиком, который контролирует в ней рабочее давление, форсунок с соленоидами, а также соединительных шлангов с трубопроводами. Справочно отметим, что рампа высокого давления представляет из себя длинную трубу с поперечно установленными штуцерами для соединения с форсунками и исполнен в виде двухслойного элемента.

Специальные датчики системы : располагаются по всей топливной системе для контроля, регистрации и направления собранной информация на электронный блок. В системе Коммон Рейл насчитывается около десятка таких датчиков.

Блок электронного типа системы Коммон Рейл получает определенные электрические сигналы от таких датчиков, как: положения коленчатого вала, положения распределительного вала, перемещения педали газового акселератора, давления наддува, а также температуры атмосферного воздуха, температуры антифриза, массового расхода воздуха и давления горючей смеси. Электронный блок управления системы Коммон Рейл на основе предоставленных ему сигналов и информации от всевозможных датчиков анализирует, а потом вычисляет нужное количество подаваемой горючей смеси в камеры цилиндров двигателя.

После вычисления данных, блок управления подает команду о начале впрыска необходимого количества топлива на такие исполнительные элементы, как форсунки. Включение форсунок производится через полученные сигналы на соленоиды. Кроме того, блок управления определяет продолжительность открытия форсунок, корректирует показатели впрыска, а также производит управление работой всей системы в целом.

Контур низкого давления системы обеспечивает при помощи специального насоса, засасывание и подкачивание топлива из бензобака автомобиля, далее происходит пропускание горючего через фильтрующий элемент, в котором оседают ненужные загрязнения в виде парафина, а затем осуществляется доставка отфильтрованной смеси к контуру с высоким рабочим давлением.

При поступлении топлива в контур с высоким рабочим давлением, насос направляет горючую смесь в аккумуляторный блок, где оно находится под давлением в диапазоне от 120-140 МегаПаскаль при помощи контрольного клапана. В том случае, если данный клапан открывается по распоряжению электронного блока, то далее топливо от насоса по сливному трубопроводу направляется в бензобак. Заметим, что каждая форсунка соединяется специальными отдельными трубками высокого давления с аккумуляторным блоком. Внутри самой форсунки, как говорили ранее располагается управляющий соленоид, он же клапан электромагнитного типа.

Читайте также:  Осмотическое давление формула единицы измерения

Далее по цепочке, после получения электрического сигнала от электронного блока управления системы Коммон Рейл, форсунка осуществляет впрыскивание горючего в определенный цилиндр силовой установки. Продолжительность впрыска топлива производится до тех пор, пока соленоид форсунки не выключится по команде поступившей от все того же электронного блока управления, который в свою очередь вычисляет и определяет момент начала впрыска, количество горючего, получая информацию от разных датчиков и анализируя полученные показатели при помощи специального программного обеспечения, заложенного в память процессора или компьютера на заводе изготовителе.

Помимо всего прочего, электронный блок управления также систематически производит постоянный контроль работоспособности всей системы Коммон Рейл. Так как в аккумуляторном блоке, горючее находится на стабильно высоком показателе давления, то это дает возможность впрыска малых и четко размеренных порций топлива. Кроме того, в современных системах Коммон Рейл появилась функция подачи предварительной части горючего перед основным впрыском. Эта возможность обеспечила улучшенный процесс сгорания топливно-воздушной смеси в камерах цилиндров двигателя автомобиля.

В заключении отметим, что благодаря высокоточному электронному управлению и оптимальному давлению в системе впрыска топлива Коммон Рейл, в силовой установке сгорание горючего осуществляется с максимальной эффективностью, что обеспечивает комфортную работу мотора автомобиля, так как на каждом из режимов силовой установки достигаются оптимальные показатели. Благодаря этим факторам, сокращается расход топлива и происходит снижение токсичности отработанных газов выхлопной системы транспортного средства. Таким образом, топливная система впрыска горючего под высоким давлением Common Rail обеспечила развитие целого поколения дизельных двигателей, потому что обладает неисчерпаемым потенциалом. Так как экологические нормы по токсичности ежегодно увеличиваются, то это в первую очередь способствует дальнейшему бурному развитию топливных систем по технологии Коммон Рейл.

Источник

Схема аккумуляторной топливной системы Common Rail

Аккумуляторная топливная система Common Rail включает в себя ступень низкого давления, ступень высокого давления и ЭБУ. Схема топливной системы Common Rail показана на рисунке.

Рис. Схема аккумуляторной топливной системы Common Rail:
1 — топливный бак; 2 — фильтр-топливоприемник; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — фильтр тонкой очистки топлива; 5 — трубопроводы линии низкого давления; 6 — ТНВД; 7 — трубопроводы линии высокого давления; 8 — аккумулятор топлива (Rail); 9 — форсунка; 10 — линии возврата топлива; 11 — ЭБУ.

Создание низкого давления

Ступень низкого давления в топливной системе Common Rail включает в себя:

  • топливный бак (1) с фильтром-топливоприемником (2);
  • топливоподкачивающий насос (3);
  • фильтр тонкой очистки топлива (4);
  • трубопроводы линии низкого давления (5).

Топливный бак

Как следует из его названия, топливный бак служит для хранения топлива. Он должен быть выполнен из материала, устойчивого к коррозии, и не иметь утечек топлива даже при давлении, в два раза превышающем рабочее, но по крайней мере при превышении давления на 0,3 бар. Топливный бак должен быть оснащен предохранительными клапанами, чтобы сбрасывать избыточное давление. Не должно быть утечек топлива ни после топливозаливной горловины, ни через устройства выравнивания давления. Это также относится к случаям воздействия неровностей дороги, поворотам (закруглениям дороги) или наклонным положениям автомобиля.

Читайте также:  Вездеход на шинах низкого давления на базе нивы

Топливный бак и двигатель должны отстоять достаточно далеко один от другого, чтобы в случае аварии была исключена опасность пожара. Это не относится к тракторам с открытой кабиной, мотоциклам и мопедам. Для транспортных средств с открытой кабиной, тракторов и автобусов принимаются специальные правила, касающиеся расположения топливных баков и защитных экранов.

Трубопроводы линий низкого давления топлива

В качестве альтернативы стальным трубкам, в линиях низкого давления могут использоваться пламезащитные армированные гибкие шланги. Они должны быть защищены от механических повреждений и проложены таким образом, чтобы исключить возможность появления капель или испарения топлива, скапливающегося на нагретых деталях, где оно может воспламениться.

В случае деформирования кузова при аварии или перемещении двигателя не должны иметь место разрушающие последствия топливной системы. Все трубопроводы топливной системы должны быть защищены от нагрева. В автобусах топливные трубопроводы не должны располагаться в пассажирском салоне или в кабине водителя, и не должна осуществляться подача топлива под действием сил тяжести.

Компоненты ступени низкого давления

Подкачивающий насос

Подкачивающий насос может быть либо электрическим с фильтром-топливоприемником, либо шестеренчатым. Насос забирает топливо из топливного бака и непрерывно подает его в необходимом количестве в насос высокого давления.

Фильтр тонкой очистки топлива

Недостаточная фильтрация топлива может привести к повреждению элементов ТНВД, нагнетательных клапанов и форсунок. Топливный фильтр очищает топливо до его поступления в ТНВД и, таким образом, предотвращает преждевременный износ прецизионных деталей ТНВД.

Создание высокого давления

Ступень высокого давления в аккумуляторной топливной системе Common Rail включает в себя следующие компоненты:

  • ТНВД (6) с редукционным клапаном;
  • трубопроводы линии высокого давления (7);
  • аккумулятор топлива высокого давления (8) с датчиком давления, клапаном- регулятором давления и ограничителем подачи;
  • форсунки (9);
  • линии возврата топлива (10).

Компоненты ступени высокого давления

ТНВД повышает давление топлива в системе до 1350 бар и направляет его через топливопроводы высокого давления в аккумулятор топлива.

Аккумулятор топлива

Даже после осуществления впрыска топлива форсункой, давление в аккумуляторе остается практически постоянным. Этот эффект происходит в аккумуляторе в результате свойственной топливу сжимаемости. Давление топлива в аккумуляторе измеряется датчиком давления и поддерживается на требуемом уровне предохранительным клапаном (регулятором давления), который ограничивает давление в аккумуляторе с максимальным значением 1500 бар. Топливо под высоким давлением направляется из аккумулятора к форсункам через ограничитель подачи, который предохраняет от излишней подачи топлива в камеру сгорания.

Форсунки в системе Common Rail открываются по пусковому сигналу электромагнитного клапана и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания.

Избыточное топливо, которое требуется для открытия форсунки, направляется обратно в топливный бак по линии возврата топлива. Топливо, перепускаемое клапаном-регулятором давления, вместе с топливом из линии низкого давления и топливом, служащим для смазки деталей ТНВД, также направляется в линию возврата топлива.

Трубопроводы линии высокого давления

Через трубопроводы топливо подается под высоким давлением. Поэтому они должны выдерживать максимальное давление в топливной системе и возможные высокочастотные пики давления, возникающие в интервалах между впрысками. Трубопроводы линии высокого давления изготовляются из стальных трубок и обычно имеют наружный диаметр 6 мм и внутренний диаметр 2,4 мм.

Все трубки между аккумулятором и форсунками должны быть одинаковой длины. Разница в расстояниях между аккумулятором и конкретными форсунками компенсируется изгибами трубок, при этом трубопроводы линии высокого давления должны быть по возможности короткими.

Источник

Adblock
detector