РазноеCommon rail дизельная система – Что такое система впрыска Common Rail. Особенности и принцип работы

Common rail дизельная система – Что такое система впрыска Common Rail. Особенности и принцип работы

Содержание

Топливная система common rail: что это и как работает,виды

 

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.

Принцип действия системы впрыска Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива. В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.

С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

2 предварительных впрыска — на холостом ходу;
1 предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
0(предварительный впрыск не производится) — при полной нагрузке.
Основной впрыск обеспечивает стабильную работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и улучшения сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

1 поколение – 140 МПа, с 1999 года;
2 поколение – 160 МПа, с 2001 года;
3 поколение – 180 МПа, с 2005 года;
4 поколение – 220 МПа, с 2009 года.

Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.

ТНВД является одним из основных ко элементов в конструкции системы впрыска двигателя. Он выполняет, как правило, две важнейшие функции: 1- нагнетание определенного количества топливной жидкости; 2- регулирование по времени начала впрыскивания. С момента появления аккумуляторных систем впрыска работа по регулированию времени начала впрыска была возложена на управляемые электроникой форсунки.

Основу ТНВД составляет плунжерная пара. Данный механизм составляет поршень (другое название- плунжер) и цилиндр (другое название — втулка) совсем небольшого размера. Плунжерную пару изготавливают из стали высокого качества и делают это с высочайшей точностью. Так, что между плунжером и втулкой имеется минимальный зазор (сопряжение прецизионное). В системе Common Rail используется Магистральный ТНВД.

Особенности работы форсунок

Но форсунки в системе впрыска Common Rail функционируют не так, как на механической схеме. Если раннее их открытие осуществлялось за счет превышения определенного значения давления, то здесь этим процессом полностью управляет ЭБУ.

Электрогидравлическая форсунка

Принцип работы электрогидравлических форсунок следует рассмотреть несколько подробнее. Открытие для подачи топлива осуществляется все так же – за счет давления, но сам принцип работы несколько иной.

Суть такова: на запорной игле распылителя сделан ободок, который играет роль поршня. Топливо под давлением подается и под этот поршень, и над ним. За счет равности давления и усилия пружины игла прижата к седлу и распылитель закрыт.

Пространство над иглой объединено каналом с магистралью слива. Но в этом канале размещается электромагнитный или пьезоэлектрический клапан, который перекрывает его.

Срабатывание форсунки делается за счет подаваемого электрического сигнала с блока. Он, поступая на клапан, приводит к его открытию, при этом канал отпирается и топливо из пространства над иглой уходит в сливную магистраль. В результате появляется разница давления и дизтопливо, находящееся под иглой, преодолевая усилие пружинки, приподнимает ее, открывая отверстия распылителя – происходит впрыск. Как только сигнал с ЭБУ пропадет, давление сразу же выровняется, и форсунка закрывается.

Подача топлива

Уже упоминалось, что система впрыска Common Rail использует многократную подачу дизтоплива в цилиндр за один рабочий цикл мотора. Всего применяется три вида впрыска – предварительный, основной и дополнительный.

Предварительный впрыск «подготавливает» среду. Небольшое количество топлива, впрыснутое чуть раньше, приводит к возрастанию давления и температуры в камере сгорания. В дальнейшем это обеспечивает легкое и плавное воспламенение основной части горючей смеси. Благодаря этому впрыску шумность работы дизельной силовой установки снижается.

При основном впрыске в камеру сгорания подается рабочая порция дизтоплива, которая и обеспечивает работу силовой установки.

Дополнительный впрыск происходит уже на цикле рабочего хода, после того, как смесь сгорела. В задачу этого впрыска входит увеличение температуры отработанных газов, обеспечивая сгорание частиц сажи в сажевом фильтре. Тем самым повышается экологичность выхлопа.

 

График впрыска топлива

Интересно, что ЭБУ может регулировать многократный впрыск, подстраивая подачу под определенные условия работы силовой установки. К примеру, на холостом ходу предварительных впрысков топлива может быть два, чтобы обеспечить более лучшие условия для сгорания основной порции дизтоплива. При средней же нагрузке предварительно топливо подается только раз, а при максимальной подготовка уже не требуется.

Как видно, водитель на процесс работы системы Common Rail практически не влияет. Даже нажимая на педаль акселератора, он просто подает сигнал на ЭБУ, который затем обработается и учтется при формировании импульса на открытие форсунок. Вся работа системы питания полностью контролируется и регулируется электронной частью.

Преимущества и недостатки

Стоит отметить, что в 2008 году такая система устанавливалась только на 24% автомобилей, а к 2016 году их количество возросло до 83%. Такая большая популярность объясняется положительными характеристиками системы:

  1. Расход горючего снижается на 15%, при этом мощность силового агрегата увеличивается на 40%.
  2. Снижение уровня шума и вибраций несмотря на то, что крутящий момент увеличился.
  3. Значительное снижение выхлопа, соответствие экологическому стандарту Евро-4.
  4. Давление для подачи горючего не зависит от скорости вращения коленвала. Благодаря этому удалось добиться стабилизации горения на холостом ходу и малых оборотах.
  5. Топливо подаётся несколькими порциями за цикл, что обеспечивает его полное сгорание.
  6. По сравнению с классической системой, конструкция «коммон рэйл» проще, а её ремонтопригодность — выше.

Однако существуют и недостатки:

  1. Если сравнивать с классическим агрегатом подачи горючего, форсунки имеют более сложную конструкцию и требуют более частой замены.
  2. Высокое требование к качеству топлива, что особенно актуально в российских реалиях.
  3. Если нарушена герметизация хотя бы одного элемента, вся система перестаёт работать.

Разновидности систем common rail.

Система common rail имеет различные модификации.

Общепринятая спецификация различает несколько конфигураций системы common rail. Выбор установленной на автомобиле конфигурации зависит, прежде всего, от транспортного средства (для легковых автомобилей либо грузовых автомобилей). Принципиальная схема работы остается неизменной

Различия касаются, в основном, системы предварительной подачи топлива в контуре низкого давления и организации архитектуры системы.

 

Кроме того системы common rail могут отличатся схемой реализации используемого типа форсунок.

Тип 1. С  электромагнитным клапаном

Тип 2. С пьезоэлектрическим приводом

Оба типа могут устанавливаться на дизельные двигатели как легкового, так и грузового транспорта.

Проблемы, возникающие при эксплуатации двигателей с системой common rail

Высокая технологичность данной системы позволяет значительно повысить мощность двигателя, гибкость его работы и надежность. Однако применение такой системы накладывает определенные требования к качеству топлива и качеству обслуживания. Дело в том, что выход из строя какого-либо компонента системы, является причиной полной остановки работы двигателя. Особо следует следить за форсунками и их чистотой, так как выход форсунок из строя грозит серьезными тратами.

Профилактика работы системы common rail

Существенно увеличить надежность и ресурс системы common rail позволяет правильное и своевременное техническое обслуживание и соответствующая профилактика.

Прежде всего, необходимо позаботиться о качестве топлива. К сожалению, не всегда есть возможность убедиться в качественных характеристиках топлива. Избежать проблем в таком случае позволяют топливные присадки. На рынке предлагается огромное количество присадок различных производителей. Мы рекомендуем использовать топливные известных производителей, использующих высококачественное сырье и современные технологии. Присадки таких производителей отличаются высокой эффективностью и безопасностью применения.

Система common rail, в силу своих конструктивных особенностей особенно трепетно относиться к чистоте всей системы и форсунок. К сожалению, качество дизельного топлива во многих регионах приводит к повышенному износу системы.

Поэтому, уход за топливной системой common rail следует разделить на два этапа:

Этап 1. Очистка форсунок от нагара и загрязнений. Крайне важный этап, позволяющий избавиться от повышенного нагара на форсунках. Очистку форсунок следует проводить не реже 1 раза в сервисный интервал! Оптимальная частота очистки форсунок – каждые 3-5 тыс км. пробега. К счастью, сейчас для очистки форсунок и топливной системы не нужно ее разбирать. Команда технологов немецкой компании Liqui Moly создала специальный препарат для очистки форсунок от нагара и загрязнений — Промывка дизельных систем Diesel Spulung. Регулярное применение промывки позволяет содержать форсунки в чистоте, тем самым, значительно увеличивая их ресурс.

 Этап 2. Использование защитной (комплексной) топливной присадки. Также необходимый этап при эксплуатации систем с common rail, так как топливная аппаратура значительно страдает от коррозии. Задача данного типа присадок, в первую очередь, защита от коррозии. Мы рекомендуем использовать присадку Liqui Moly Diesel Systempflege. Она прекрасно защищает топливную аппаратуру от коррозии, а за счет специальных компонентов нивелирует низкие смазывающие свойства низкосернистого топлива (Euro стандарта).

Защита топливного фильтра дизельных автомобилей

Топливный фильтр присутствует на любом дизельном автомобиле. Крайне важным является его правильная замена. 

Особенности эксплуатации системы common rail в зимний период

Не секрет, что самым тяжелым испытанием для топливной аппаратуры дизельного двигателя является его эксплуатация в зимний период.

Морозы и холодный пуск не прибавляют здоровья топливной аппаратуре. Дизельное топливо зимой должно обладать такими же характеристиками, как и в летний период. Для улучшения низкотемпературных свойств топлива и бесперебойной работы системы common rail рекомендуется использовать только качественные антигели! Дизельный антигель Diesel Fliess-Fit является победителем многих тестов как многих температурных тестов, так и обладает великолепными смазывающими свойствами, чего нет у дешевых аналогов.

Он предназначен для поддержания топлива в жидком состоянии при низких температурах до -31 °C. Используется для самых современных дизельных систем — присадка разработана по высочайшим стандартам в отношении безопасности для  систем автомобиля.

Секрет эффективности Common Rail

Существует два главных фактора, которые обеспечивают высокую эффективность системы, это:

  1. Разделение цикловой подачи на такты.
  2. Впрыск горючего под высоким давлением.

В классических системах топливо подавалось большими порциями при низком давлении, которое редко превышало 700-800 бар. В результате дизель полностью не сгорал, что снижало эффективность двигателя. При использовании циклов, удалось поделить горючее на мелкодисперсные частицы — они активнее обогащаются кислородом и лучше сгорают. Благодаря такому принципу работы дизельного двигателя удалось повысить мощность силового агрегата без вмешательства в его конструкцию.

Цикловая подача горючего означает, что оно подаётся не одной большой порцией, а несколькими маленькими (от двух до семи). Можно выделить:

  • предварительный впрыск — увеличивает температуру камеры сгорания и подготавливает её для основной подачи горючего;
  • основной впрыск;
  • дополнительный впрыск — применяется для прожига сажевого фильтра.

Помимо экономии топлива получилось добиться уменьшения шума работы движка и снижения вибраций.

Причины и признаки поломки Common Rail

Стоит знать основные симптомы, которые говорят о неисправности системы:

  • 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.

Опора двигателя: что это и как работает,виды,фото
Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы
Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?
Датчик дроссельной заслонки: предназначение,типы,виды,неисправности,фото
Датчик холостого хода: принцип действия,устройство,виды,фото,назначение


ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • mercedes-benz vito i w638: описание,фото,видео,характеристики, комплектации.
  • Opel Agila: описание,характеристики,фото,видео,комплектация.
  • Фольксваген каравелла Т6 2016 комплектации и цены обзор описание характеристики фото видео.
  • Golf VII (лифтинг 2016) технические характеристики
  • Новый Audi Q2 2016-2017 описание технические характеристики фото видео
  • Фольксваген T-Cross 2019: двигатели,опции,оборудовании,технологии,фото,обзор
  • Бмв x5 2019: обзор,фото,комплектации,цена,характеристики
  • Порше Панамера 2019: обзор,характеристики,комплектации,цены,фото
  • Ауди Q3 2019 года: обзор,фото,характеристики,комплектации,цена
  • Мерседес Майбах 2019 года: описание,обзор,фото,характеристики,цена
  • Мерседес Гелендваген G-class — 2019 года: характеристики,комплектации,цена,фото
  • Опель Корса 2019 года: характеристики,цена,фото ,комплектация
  • Опель Астра gtc 2019 года: технические характеристики,цена,фото,внешний вид
  • Тонировка авто: виды пленок и как наклеить самому
  • Хендай Солярис 2019 года: комплектация,цена,характеристики,фото,описание

seite1.ru

Что такое система впрыска Common Rail. Особенности и принцип работы

ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА COMMON RAIL. ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной системой впрыска топлива с технологией 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?».


 Что такое система впрыска FSI. Особенности и принцип работы
 Что такое система впрыска GDI. Особенности и принцип работы

1. Понятие, особенности, преимущества и недостатки 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 работы системы впрыска топлива под высоким давлением

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

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

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.


Видео обзор: «Что такое Common Rail. Принцип работы, строение и особенности»


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.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

bazliter.ru

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail. Выбор ВМС США

Роман Барский

07 декабря 2019, 07:03

Двигатели компания Fairbanks Morse спроектированы так, чтобы обеспечить более высокую эффективность, улучшенный расход топлива и меньшие выбросы в течение срока службы систем.

Система впрыска топлива Common Rail — это продвинутая технология для дизельных двигателей и ее применение на двигателях FM MAN, приведет к значительной экономии средств военно-морского флота США в течение срока службы этих энергосистем.

Дизельные двигатель FM MAN 6L48/60 Common Rail (CR) для морских баз снабжения ESB.

Компания Fairbanks Morse (группа EnPro Industries), американский производитель среднескоростных двигателей, сообщила о получении заказа на поставку четырех главных дизельных двигателей для установки на корабль снабжения — морскую базу Expeditionary Sea Base (ESB) «Экспедиционный док ВМС США».

 

Двигатели будут изготовлены на объекте компании в Белойте (Висконсин). Таким образом, для кораблей серии ESB компания построит в общей сложности 12 двигателей. FM MAN 6L48/60 Common Rail (CR) имеет мощность 6480 кВт (или 8812 л.с., все четыре — 25920 кВт, или 35250 л.с.).

Морская база Expeditionary Sea Base (ESB) «Экспедиционный док ВМС США».

Технология системы Common Rail использует общий топливный коллектор высокого давления, насосы высокого давления, систему подачи топлива с электронным управлением, электронную систему управления и новую систему управления для подачи точного количества топлива на протяжении всей работы двигателя.

Expeditionary Sea Base (ESB). Морская база снабжения ВМС США.

В ESB предусмотрены летная палуба площадью 52 000 квадратных футов, склад топлива и оборудования, места для ремонта, журналы, помещения для планирования миссий и помещения для размещения до 250 человек.

 

Корабли способны поддерживать несколько миссий, включая меры противодействия воздушным минам (AMCM), операции по борьбе с пиратством, операции по безопасности на море, миссии по оказанию гуманитарной помощи и оказанию помощи при бедствиях, а также реагирование на кризис Корпуса морской пехоты США. Вертолеты MH-53 и MH-60 будут модернизированы для поддержки самолетов с наклонным винтом MV-22.

 

 

 

Система впрыска топлива Common Rail

 

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail — это самый современный этап эволюции дизельных двигателей с прямым впрыском топлива. В отличие от традиционных дизелей с низким давлением подачи топлива (с рядными насосами или насос-форсунками), такой двигатель оборудован аккумулятором топлива — рампой, куда под большим давлением (от 1350 до 2500 бар) подается дизельное топливо и далее распределяется между электрическими форсунками с соленоидными клапанами или с пьезокристаллами внутри. Последние поколения систем Common Rail отличаются применением пьезоэлектрических инжекторов для увеличения точности впрыска с количественным увеличением фаз впрыска, а также повышением давления подачи топлива в рампу (свыше 2500 бар).

Системы впрыска Common Rail имеют модульную конструкцию. Каждая система состоит из топливного насоса высокого давления, форсунок, топливной рампы и электронного блока управления.

Система берет название от общего резервуара с находящимся под высоким давлением топливом (Common Rail), который снабжает топливом все цилиндры. В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр.

 

Принцип действия

 

В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр. Давление топлива создается топливным насосом высокого давления. Насос создает давление топлива и подает его по трубопроводу высокого давления к входу в рампу, которая выступает в роли общего резервуара для всех форсунок. Так пошло название «общая топливная рампа» – Common Rail. Отсюда топливо подается к отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеры сгорания цилиндров.

 

Преимущества

  • Точный и эффективный впрыск топлива с чрезвычайно короткими интервалами, а также последовательный впрыск
  • Высокая производительность и плавная работа двигателя при низком расходе топлива и уровне выбросов
  • Возможность установки в большинство коммерческих автомобилей благодаря модульности конструкции

Двигатель Fairbanks Morse MAN 6L48/60. Кроме увеличения мощности силовой установки и снижения расхода топлива, преимущества системы впрыска под высоким давлением Common Rail не заканчиваются. Данная система отмечается уменьшением шума при работе мотора, при этом крутящий момент дизельного двигателя повышается в среднем на 5-10%.

 

Топливные насосы высокого давления

 

Топливный насос высокого давления сжимает топливо и обеспечивает подачу необходимого его количества. Он постоянно подает топливо в резервуар высокого давления (рампу), таким образом поддерживая давление в топливной системе. Давление находится на необходимом уровне даже на низких частотах работы двигателя, поскольку создание давления не зависит от частоты работы двигателя.

 

Форсунки

 

Форсунка в системе впрыска Common Rail состоит из распылителя, привода (в пьезоэлектрических форсунках) или электромагнитного клапана (в электромагнитных форсунках), а также гидравлического и электрического разъема для задействования иглы распылителя.

 

Форсунки устанавливаются в каждом цилиндре и подсоединяются к рампе короткими трубопроводами высокого давления. Форсунка управляется электронным блоком управления дизельным двигателем (EDC). Это обеспечивает открытие или закрытие распылителя иглой вне зависимости от типа форсунки – электромагнитного или пьезоэлектрического. Форсунки с пьезоэлементами несколько тоньше и работают особенно тихо. Оба варианта демонстрируют одинаково короткое время срабатывания и позволяют осуществлять предварительный впрыск, основной впрыск и вторичный впрыск для обеспечения полного и эффективного сгорание топлива на каждом этапе работы.

Для повышения эффективности функционирования системы впрыска Common Rail 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.

Кроме увеличения мощности силовой установки и снижения расхода топлива, преимущества системы впрыска под высоким давлением Common Rail  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 Common Rail  получила всеобщую популярность и на сегодняшний день примерно каждый 2-ой автомобиль на планете с дизельной силовой установкой оборудован этой технологией. 

 

 

Видео. Fairbanks Morse — вот это звук!

 

Старый двигатель Fairbanks Morse Model 32D, долгое время работал на ирригационных линиях и перемещал воду на поля, теперь находится двигатель в музее Потсвилля.

 

Fairbanks Morse and Company — американская производственная компания, действовавшая в конце XIX и начале XX веков. Изначально специализировалась на производстве весов, впоследствии диверсифицировалась в пользу насосов, двигателей, ветряков, кофемолок, мельниц, локомотивов и индустриальных поставок вплоть до своей продажи в 1958 году и использовала торговую марку Fairbanks-Morse.

 

Корпорация объединяет собой три различных направления, которые могут считаться потомками компании, однако ни одно не является прямым наследником оной. Все виды деятельности разделены между: Fairbanks Morse Engine (FME) — дочерняя компания EnPro Industries, производящая и обслуживающая двигатели, Fairbanks Scales (производство весов), Fairbanks Morse Pumps (производит насосы).

Источник

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Подписаться

naukatehnika.com

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

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *