Common Rail – что это. Что такое коммон рейл.

Топливная система Common Rail конструктивно представляет собой контур высокого давления, состоящий из различных взаимосвязанных компонентов.

Содержание

Что такое топливная система Common Rail?

Характерной особенностью топливной системы Common Rail является наличие двух контуров давления — контура высокого давления и контура низкого давления. Она состоит из:

Топливный насос низкого давления (или подкачивающий насос) для подачи дизтоплива из бака в напорную магистраль.
Топливный фильтр, в котором есть клапан для предварительного прогрева дизтоплива.
Дополнительный топливный насос для подачи дизтоплива от нагнетательной магистрали.
Топливный фильтр грубой очистки.
Датчик температуры для определения уровня прогрева дизтоплива.
Топливный насос высокого давления (ТНВД). Обеспечивает подачу дизтоплива в цилиндры. Автопроизводители отдают предпочтение устройствам распределительного типа.
Перепускной клапан ТНВД для регулирования количества дизтоплива, поступающего в топливную рампу.
Регулятор давления топлива, обеспечивающий поддержание требуемого давления в магистрали высокого давления.
Топливная рейка, которую также называют аккумулятором или рампой, представляет собой специальную трубку из коррозионностойкой стали со штуцерами для подключения манометра и крепления форсунок.
Датчик давления для фиксации и передачи данных на электронный блок управления.
Регулятор давления топлива для поддержания давления в обратной магистрали. Этот клапан для обеспечения работы форсунок поддерживает давление 1 МПа.
Пьезоэлектрические и электрогидравлические топливные форсунки. В конструкции первых используются пьезокристаллы, что дает значительное повышение скорости работы. Для управления вторых применяют электромагнитный клапан.

Согласно статистике, топливная система Common Rail сегодня устанавливается в 70% выпускаемых дизельных двигателей.

Принципы и особенности работы

Топливная система Common Rail основана на принципе разделения процессов высокого давления и впрыска. Дизельное топливо впрыскивается из бака с помощью насоса впрыска. Система фильтров очищает топливный бак от примесей и загрязнений, после чего дизельное топливо пропускается через фильтры. Топливный насос высокого давления с механическим приводом питается через контур низкого давления. Функция ТНВД заключается в направлении дизельного топлива в топливную систему, где оно хранится до впрыска. Такая конструкция позволяет поддерживать требуемый уровень давления, не мешая текущей работе двигателя.

Электронный блок управления двигателя определяет количество дизельного топлива, которое необходимо впрыснуть в топливную магистраль, на основании данных, полученных от датчиков. Затем открывается клапан дозирования топлива для подачи топлива в аккумулятор. Регулятор обеспечивает необходимое давление топлива.

ЭБУ получает команду открыть форсунки, как только необходимое количество дизельного топлива поступит в топливную магистраль. Форсунки открываются в зависимости от рабочего цикла двигателя. Цикл состоит из трех фаз с несколькими инъекциями:

На предварительном этапе происходит повышение температуры и увеличения сжатия в камере сгорания. Это обеспечивает ускорение процесса самовоспламенения. Для работающего на полной мощности мотора предварительный впрыск не выполняется. На холостых оборотах необходимы два предварительных впрыска, один впрыск нужен при увеличении оборотов.
Работа двигателя обеспечивается на основном этапе.
На дополнительном этапе увеличивается температура нагрева ОГ. Это необходимо для обеспечения сгорания сажи, что уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Количество фаз впрыска в современных двигателях составляет от 7 до 9.

Плюсы Common Rail

Давление в топливной рампе систем первого поколения не превышало 140 МПа. Увеличение давления в последующих поколениях позволило достигнуть уже 220 МПа. Такое улучшение показателя давления дало возможность увеличить объем дизтоплива, поступающего в цилиндры двигателя за один цикл, что повышает мощность дизельных автомобилей.
Использование в системе комплекса датчиков дает возможность учитывать множество параметров, включая скорость вращения коленвала, давление в магистральном трубопроводе, температуру дизтоплива, расход воздуха, данные лямбда-зонда.
Анализ поступающих данных позволяет электронному блоку управления оптимизировать работу мотора. При этом ремонтопригодность системы Common Rail из-за более простого устройства выше, чем у ТНВД с насос-форсунками.

Необходимость применения более качественного дизтоплива. Меньше ресурс форсунок из-за их сложной конструкции.
Требуется обеспечить герметичность системы, потому что находящийся в открытом положении клапан после поломки форсунки приведет к остановке топливной системы.

Конструктивные особенности

Система common rail очень похожа на систему впрыска топлива в бензиновых двигателях. Перед впрыском дизельного топлива в цилиндры создается давление, в результате чего образуется структура, часто называемая «топливным резервуаром».

Система Common Rail состоит из трех основных элементов: общих контуров высокого и низкого давления, которые являются стандартными для каждого дизельного двигателя, и электронного блока управления и контроля, который дополняет их. Контур низкого давления практически идентичен обычной системе и состоит из ряда стандартных компонентов, включая:

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

Основные отличия системы common rail от обычного дизельного двигателя заключаются в конструкции контура высокого давления, который состоит из следующих компонентов:

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.

Функционирование электронного блока управления (ЭБУ) имеет решающее значение для эффективной работы этой системы. Он состоит из ряда датчиков, которые автоматически передают 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.

ЭБУ анализирует полученные данные, даже в автоматическом режиме, чтобы определить необходимое количество топлива, время открытия форсунок и другие рабочие параметры системы. Затем инжектору дается команда начать инъекцию, и цикл повторяется.

Принцип действия Коммон Рейл

Описанная выше система common rail обеспечивает простую, но эффективную работу двигателя. Сначала подпорный насос, который является частью контура низкого давления, откачивает дизельное топливо из бака. Затем он очищается фильтром и поступает в контур высокого давления.

Затем топливо подается в хранилище, где его давление повышается. Его максимальное значение составляет 135 МПа и контролируется системой автоматизации. Когда команда на впрыск поступает от ЭБУ, открывается управляющий клапан, и топливо поступает в бак по трубам, соединенным с форсунками на рампе. Каждая форсунка имеет отдельный электромагнитный клапан, управляющий ее работой, что является еще одной важной особенностью системы.

ЭБУ системы позволяет с высокой степенью точности контролировать как давление топлива, так и количество сжигаемого топлива. Это приводит к максимальной эффективности сгорания, что снижает расход топлива и одновременно повышает КПД дизельного двигателя. Приятным и полезным преимуществом является снижение выбросов выхлопных газов.

Вывод

Популярность и широкое распространение системы common rail объясняется ее очевидными преимуществами перед всеми другими альтернативами. О большинстве преимуществ уже говорилось выше, но для наглядности стоит уделить им больше внимания. Основные преимущества этой системы таковы:

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 этих впечатляющих характеристик является лучшим и наиболее очевидным объяснением того факта, что почти все дизельные двигатели сегодня оснащены системой Common Rail. Более того, потенциал технологии еще не исчерпан, что дает надежду на дальнейшее совершенствование системы.