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.

Принцип работы форсунки Common Rail

Форсунки Common Rail связаны с топливным аккумулятором высокого давления магистралями из толстостенных трубок, способных выдерживать давление до 2 500 бар. Форсунки системы Common Rail по аналогии с форсунками на дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива устанавливаются с зажимными скобами в головке цилиндра. Тем самым допускается возможность установки форсунок указанной системы на дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива без кардинальной модернизации головки блока цилиндров.

Необходимые время начала впрыска и величина подачи топлива (продолжительность впрыска) обеспечиваются открытием электромагнитного клапана каждой форсунки посредством команды от электронного блока управления ДВС, получающего сигналы о положении коленчатого вала и частоты его вращения через соответствующие датчики. Форсунка состоит из следующих основных функциональных блоков:

• распылительный узел
• система гидропривода
• клапанный узел

Принцип действия форсунки

1 – обратная топливная магистраль; 2 – катушка электромагнита; 3 – якорь электромагнита; 4 – шарик клапана; 5 – камера управляющего давления; 6 – конус иглы распылителя; 7 – сопловые отверстия распылителя; 8 – дроссельное отверстие отвода топлива; 9 – магистраль высокого давления; 10 – дроссельное отверстие подачи топлива; 11 – мультипликатор;

Форсунка в «состоянии покоя» (Рис А). Топливо подается по магистрали 9 высокого давления (см. рис. А) через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие 10 подачи топлива — в камеру 5 управляющего клапана. Через дроссельное отверстие 8 отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с обратной топливной магистралью 1. При закрытом дроссельном отверстии 8 гидравлическая сила, действующая сверху на мультипликатор 11 управляющего клапана и усилие пружины (ориентировочно, в зависимости от моделей

30Н), превышает силу давления топлива снизу на конус 6 иглы распылителя. Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает сопловые отверстия 7 распылителя. В результате топливо в камеру сгорания не попадает.

Форсунка открыта, процесс впрыска (Рис В). При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх (на рис. 8), открывая дроссельное отверстие. Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на мультипликатор. Под действием давления топлива на конус 6 игла распылителя отходит от седла и топливо через сопловые отверстия 7 впрыскивается в камеру сгорания цилиндра. Применение такого непрямого управления иглой вызвано тем, что непосредственного усилия электромагнитного клапана для быстрого подъема распылителя недостаточно. Также дополнительно для увеличения моментов (уменьшения времени срабатывания) применяются промежуточные вставки между мультипликатором и иглой распылителя — упругие стержни, способные сжиматься-распрямляться. А для исключения явления «отскока» шарика клапана в форсунках применяются демпфирующие устройства.

Форсунка закрывается/ закрыта (Рис. С). После закрытия клапана давление над мультипликатором повышается, вследствие чего он перемещается вниз и через упругий стержень воздействует на иглу распылителя. Благодаря упругому стержню (за счет его распрямления) скорость перемещения иглы увеличивается, а время опускания уменьшается. Игла полностью опускается и перекрывает доступ к сопловым отверстиям распылителя.

Более подробно и наглядно принцип работы форсунки Common Rail описан в анимационном ролике «Как работает форсунка Common Rail», размещенном на сайте нашей компании в разделе «Видеотека».

Устройство форсунки Common Rail

Все знают, что топливо в камеру сгорания попадает через форсунки, этот принцип был разработан изначально. В данной статье будут рассмотрены форсунки Common Rail для дизельного двигателя. Также многие знают о том, что они считаются одними из самых капризных элементов топливной системы. Для того, чтобы вся топливная система исправно работала, ее нужно постоянно прочищать. За ресурсом насоса высокого давления нужно также постоянно следить.

Устройство

Форсунки Common Rail устроены так, что топливо изначально попадает в корпус форсунки через специальное отверстие. Далее топливо сохраняется в форсунке до тех пор, пока не будет подан сигнал, после чего в камере падает давление, и игла, которая блокировала доступ топлива в камеру сгорания, поднимается, и топливо впрыскивается в цилиндры. В состав системы Коман Рейл входят:

• топливный насос высокого давления (ТНВД);
• дозирующий топливный клапан;
• контрольный клапан, который регулирует давление топлива для дизеля;
• форсунки;
• топливные магистрали дизеля;
• топливная рампа.

ТНВД предназначен для того, чтобы подавать дизель в камеру сгорания под определенным давлением и в определенный цикл времени по определенному принципу работы. Порцию дизеля ТНВД определяет по принципу нагрузок, которые возлагаются на коленчатый вал в процессе работы. Дозирующий топливный клапан регулирует количество топлива, которое нужно подать в цилиндры. Контрольный клапан все это пропускает и регулирует давление, под которым будет подано топливо.

Форсунки подают топливо в камеру сгорания, которое по топливным магистралям добралось до них. Топливная рампа здесь служит для того, чтобы дизель равномерно разошелся во все форсунки.

Поломки

Как известно в автомобиле нет системы, которая бы никогда не ломалась. Топливная система дизеля не является исключением. Стоит отметить, что каждое устройство этой системы очень важно, иначе двигатель может просто не запуститься. В топливном механизме сломаться может любое устройство.

Когда в негодность придет ТНВД, то топливо не будет попадать, и автомобиль не заведется. Основной причиной поломок топливного насоса высокого давления считается то, что в насосе в негодность приходят компоненты.

Самой частой причиной поломки насоса считается, что насос стал меньше подавать топлива. Это произошло из-за того, что он старый, и со временем все шестеренки и механизмы в корпусе насоса устарели, теперь они не так плотно соприкасаются, а также в корпусе отложились все мелкие части, которые отломились от шестеренок и мешают работать насосу. Из-за этого ресурс насоса уменьшается, и скорее всего, потребуется покупать новое устройство.

Вторым, что часто ломается в топливной системе – это форсунки. Самой распространенной проблемой считается то, что форсунки забываются в ходе работы и их постоянно нужно прочищать. Главный признак, почему форсунки Common Rail засорились, – это плохой запуск двигателя. Происходит это по причине того, что снижается давление. Теперь двигатель запускается хуже, и едет куда медленнее. Когда ресурс форсунок теряется, их следует либо прочистить, либо заменить. Неровный ход работы двигателя даже на холостом ходу может говорить о том, что форсунки забитые, или скоро выйдет из строя насос. Если случилось так, что форсунки оказались забитыми, то можно прочистить их одним из двух способов. Первый способ – это прочистка, не снимая с двигателя, а вторая – в ультразвуковом стеллаже, но для этого потребуется снять форсунки с двигателя.

Как ухаживать

Стоит отметить, что если машина дорогая, то и запчасти на нее дорогие. Поэтому покупая новый, хороший автомобиль, готовьтесь его содержать. Для того, чтобы правильно работала система впрыска Common Rail, ее нужно периодически промывать.

На сегодняшний день на прилавках автомобильных магазинов есть много различных средств не только для дизельных двигателей, но и для бензиновых, поэтому вопроса о том, чем мыть, возникнуть не должно. На самом деле российские производители моющих средств не достигают желаемого уровня качества.

Лучше всего использовать моющие средства германских производителей, они хоть и дороже, но качество значительно выше. Самым лучшим производителем подобных жидкостей считается американская компания «CARBON CLEAN».

Эта компания выпускает качественную продукцию, которую можно найти на прилавке ближайшего автомобильного магазина. Период между чистками должен составлять 15-20 тысяч километров. После каждой прочистки рекомендуется заливать в бак средство для защиты клапанов.

Подводим итоги

В статье кратко описан принцип работы форсунок Коммон Реал для дизельного двигателя. Мы постарались более подробно описать, какие поломки бывают в топливном механизме, и как работает система впрыска Common Rail. Еще в тексте описан принцип, по которому работает ТНВД и форсунки Коммон Рейл, их ресурс, всевозможные поломки и важные процедуры, которые лучше совершать для того, чтобы поддерживать полноценную работу топливной системы дизеля. Также предоставлена информация о том, какое средство лучше использовать для промывания дизеля или бензинового двигателя.