Common rail что это такое

Common rail что это такое

По способу управления давлением система COMMON RAIL может иметь несколько вариаций:
— Управление давлением на стороне низкого давления с помощью дозирующего клапана; Изменением сигнала скважности ЭБУ двигателя подаёт нужное количество топлива в область сжатия топлива.
— Управление давлением на стороне высокого давления с помощью регулятора давления; Изменением сигнала скважности ЭБУ двигателя сливает нужное количество топлива в обратную магистраль для поддержки нужного давления.
— Управление давлением с помощью дозирующего клапана в цепи низкого давления, так и с помощью регулятора давления на рампе (Dual Control). В зависимости от стратегии впрыска и режима работы двигателя ЭБУ управляет и объемом топлива, которое подаётся для сжатия, и объёмом топлива, сливаемого в обратку с рейки.
Выбор нужного типа управления определяется размером двигателя, мощностью и его задачами, а также целесообразной стоимостью автомобиля. Управляющий сигнал на клапаны может быть пропорционален давлению, когда при увеличении скважности давление также растёт, а может быть обратно пропорционален, когда с увеличением скважности давление падает. Это зависит от выбранной конструкции клапана и может отличаться на разных версиях одного и того же двигателя. Поэтому всегда следует точно знать как работает клапан на конкректном автомобиле, чтобы провести правильную диагностику его работы.

Наличие аккумулятора давления — это прямой признак приминения системы COMMON RAIL. Рампы могут быть сферической или цилиндрической формы, кованные или литые. Иметь механические или электрические аварийные клапана для слива топлива в магистраль обратки. В V-образных системах применяются минимум 2 рейки на каждый блок. Одна с датчиком давления, вторая может иметь регулятор давления. В некоторых типах использовалась распределительная третья рейка из которой топливо подаётся на две другие (Land Rover, Jaguar, Ford). Основная задача рампы — уметь сохранять максимально возможное давление топлива, не разрушаясь, и равномерно распределять топливо по форсункам.

Датчики

Основными датчики, которые используются в системе — это датчик давления топлива в рампе, датчик потока воздуха, датчики распредвала и коленвала, температурные датчики двигателя, топлива и входящего воздуха, датчик положения педали аккселератора, датчик системы подогрева топлива.

Активаторы

Соленоидные клапана в системе Common rail должны реагировать в течение полсекудны: это топливные форсунки, клапан регулятор давления в рампе, клапан турбонадува и клапана рециркуляции выхлопных газов.

Форсунки

Форсунки включаются по команде контроллера — блока EDC (ЭБУ) посредством магнитного соленоида или пьезоэлемента. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать форсунку, однако активация происходит с блока управления. Если форсунка с пьезокристаллом, то в ней под влиянием магнитного поля кристалл увеличивается в своих физических размерах, мгновенно изменяя гидравлическое равновесие внутри форсунки и тем самым поднимая иглу. В форсунке типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для поднятия иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до семи фаз впрыска, в самых современных с поддержкой стандарта Евро 6 и до девяти. Каждая форсунка производится и тестируется в лаборатории, где ей присваивают определенный код по измеренным данным её работы. После замены форсунок код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.

Причины вытеснения традиционных дизелей

Способность добиться соответствия строгим экологическим нормам по вредному выхлопу, меньший шум работы двигателя, меньшие габариты, простая конструкция, простота диагностики и обслуживания, более дешевое производство компонентов.

Задачи портала

Данный портал создан энтузиастами и последователями технологии дизельных систем с прямым впрыском типа COMMON RAIL. На страницах нашего сайта Вы можете познакомиться более детально с разными типами систем, которые доминируют на современных автомобилях, узнать об оборудовании с помощью которого можно быстро, эффективно и недорого провести диагностику неисправностей и последующий ремонт. Многие картинки и иллюстрации интерактивны. Наведите курсор мыши и кликайте на изображение элемента или фотографию, и вы найдете еще больше информации. На страницах портала мы размещаем новости и видео с описанием разных систем и приемов ремонта форсунок, клапанов и других компонентов. Мы также проводим регулярные учебные семинары и курсы подготовки специалистов по ремонту дизельных систем типа COMMON RAIL. Если у Вас возникли какие-то вопросы, то мы всегда рады ответить на них в разделе Вопросы и Ответы (Q & A).

Познавательно: ​Дизель системы Common Rail (Кратко: Что это, История, примеры)

Существует система впрыска топлива для дизельных двигателей Common Rail, позволяющая одновременно снижать расход топлива, токсичность отработавших газов и уровень шума. Вдобавок, Common Rail повышает экономичность и плавность работы двигателей. Казалось бы — слишком много, и ждать сразу стольких эффектов от впрыска топлива не стоит — и напрасно.

Это самый современный этап эволюции бензиновых и дизельных двигателей с прямым впрыском топлива. Отличие его от традиционных дизелей с низким давлением подачи топлива: наличии рампы и подача топлива с очень большим давлением (более 1000 бар), которое далее распределяется между электрическими форсунками с соленоидными клапанами. Третье поколение систем Common Rail отличается применением пьезоэлектрических инжекторов для увеличения точности впрыска, количественное увеличение фаз впрыска, а также повышения давления подачи топлива в рампу(до 1800бар). Сейчас есть системы до 2200 бар (легковые а/м) и 2500 бар (грузовые а/м).

История Common Rail

Прототип системы Common Rail был разработан в конце 60-х годов Робертом Хубером в Швейцарии. Далее его технология была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе. В середине 90-х годов Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Корпорации DENSO, Япония, разработали систему Common Rail для коммерческого транспорта и воплотили ее в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках HINO Rising Ranger, а потом в 1995 году продали технологию другим производителям. Поэтому DENSO считается пионером в адаптации системы Common Rail к нуждам автомобилестроения. Современные системы Common Rail работают по тому же принципу. Они управляются Блоком Электронного Управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как FIAT разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для последующего завершения разработки массового продукта. В целом, это стало большим просчетом компании FIAT, поскольку новая технология стала очень выгодна. Но итальянский концерн был в то время в удручающем финансовом состоянии и не имел ресурсов для завершения выполненых работ. Тем не менее итальянцы первые применили систему Common Rail в 1997 на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI.

Принцип работы системы Common Rail состоит в том, чтобы добиться минимального размера впрыскиваемых в камеру сгорания капель и использовании повышенного давления впрыска. Для этого вместо индивидуальных насосов-форсунок на каждом цилиндре установлен один центральный топливный насос высокого давления, нагнетающий давление в рампе. Это позволяет использовать форсунки с очень малым временем срабатывания, точно дозирующие впрыск за счет электронного управления.

Благодаря этой передовой системе дизельное топливо за один рабочий такт впрыскивается в камеры сгорания в несколько этапов. На этапе предварительного впрыска подается небольшое количество топлива, затем следует основная порция и, наконец, серия завершающих впрыскиваний (если в этом есть необходимость). Предварительный впрыск обеспечивает равномерное нарастание давления в камере сгорания, снижая уровень шума от работающего двигателя. А серия завершающих впрыскиваний дожигает несгоревшие частицы, улучшая состав отработавших газов Для нормальной работы некоторых типов систем необязательно поддерживать постоянно самое высокое давление. Трубки рампы имеют одинаковую длину и оканчиваются инжекторами. На рампе также расположен регулятор давления, который отправляет лишнюю часть топлива обратно в бак через охладитель. С помощью датчика давления в рампе Блок Управления Двигателем может получать информацию о давлении в рампе и контролировать его.

Датчики и исполнительные механизмы:

Основными датчики, которые используются в системе — это датчик давления в рампе, датчик потока воздуха, датчики распредвала и коленвала, температурные датчики двигателя и входящего воздуха, датчик положения педали акселератора, система подогрева.

Исполнительные механизмы в системе Common rail: это инжектора, клапан регулятор давления в рампе, клапан турбонадува и клапана рециркуляции выхлопных газов.

Инжектора включаются по команде контроллера — блока EDC посредством магнитного соленоида. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать инжектор, однако активация происходит с блока управления. Некоторые инжектора имеют пьезокристаллы. Под влиянием магнитного поля они увеличиваются в размерах. В инжекторе типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для включения иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до шести фаз впрыска. Каждый инжектор производится и тестируется в лаборатории, где ему присваивают определенный код по измеренным данным его работы. После замены инжекторов код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.

Причины вытеснения традиционных дизелей: Лучшие экологические данные по выхлопу, меньший шум, более дешевое производство компонентов.

Common Rail сегодня

В настоящее время каждый производитель имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает систему COMMON RAIL:

— BMW: D-двигатели (также используются Land Rover Freelander как TD4)

— Cummins и Scania: XPI (Совместная разработка)

— Cummins: CCR (Насос Cummins с инжекторами Bosch)

— Daimler: CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep — CRD)

— Fiat: Fiat, Alfa Romeo and Lancia — JTD (также называется MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD , DDiS, Quadra-Jet)

— Ford Motor: TDCi Duratorq и Powerstroke

— General Motors: Opel/Vauxhall — CDTi (производится Fiat и GM Daewoo) и DTi для Isuzu

— General Motors: Daewoo/Chevrolet — VCDi (лицензирован от VM Motori также имеет брэнд Ecotec CDTi)

— Hyundai и Kia: CRDi

— Maruti Suzuki: DDiS (производится по лицензии Fiat)

— Mitsubishi: DI-D (недавно разработано новое поколение 4N1 с давлением

— в системе впрыска до 2000 bar)

— PSA Peugeot Citroen: HDI или HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели от PSA 1,6D & 2,0D, также используется брэнд JTD)

— SsangYong: XDi (двигатели собираются по лицензии Daimler AG)

— Subaru Legacy: TD (с января 2008)

— Volkswagen Group: Двигатель 4.2 V8 TDI и самые последние 2.7 и 3.0 TDI(V6) сменили старые электронные дизеля. Двигатель 2.0 TDI используется на Volkswagen Tiguan и Audi A4. Новые 2.0 TDI скоро также будет доступен для Passat и в 2009 для Jetta.

Как проводить диагностику систем Common Rail?

На сегодняшний день существенно возрастает доля автомобилей оснащенных системой Common Rail в сегменте кроссоверов, внедорожников, а на коммерческом транспорте в 95% автомобили оснащены системой Common Rail.

Современная методика и оборудование позволяет достаточно успешно применять методики диагностики для выявления неисправностей систем Common Rail, приглашаем Вас пройти в нашей лаборатории Мастер-класс «Диагностика дизельных систем Common Rail»

Топливная система Common Rail — что это такое?

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ, которые предъявлялись к дизельным двигателям.

В данной статье узнаем, что такое топливная система впрыска Common Rail, устройство и принцип работы.

Что такое Common Rail?

Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин Common Rail можно перевести как ‘общая магистраль’. Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает почти на 40 процентов.

Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой впрыска.

К недостаткам комон рейл относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием.

Принцип работы Common Rail

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.
Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания.

Устройство системы Common Rail

Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.

Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.
Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.

В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).

При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

Будущее системы Common Rail

Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

Система Common Rail повлекла развитие дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь мы знаем, что экологические нормы по токсичности повышаются постоянно и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

Смотрите так же:
• Цены на обучение
• Обучение на МКПП
• Обучение на АКПП

Система впрыскивания топлива Common Rail (Коммон Рэйл)

Система (с-ма) впрыскивания Common Rail (Коммон Рэйл) – это современнейшая система впрыскивания топлива диздвигателей. Работа системы Common Rail (Коммон Рэйл) основана на подаче топливной жидкости к форсункам от общего аккумулятора высокого давления (р) – так называемой топливной рампы («Common Rail» в переводе с английского — общая рампа). По сути эта система является разновидностью систем непосредственного впрыска топливной жидкости, то есть дизтопливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Данные разработки внедрены специалистами фирмы Bosch (Бош).

Применение системы Коммон Рэйл ведёт к существенному снижению расхода топливной жидкости, снижению токсичности отработанных газов и уровня шума диздвигателя. Система Common Rail (Коммон Рэйл) конструктивно определяется как контур высокого давления топливной с-мы диздвигателя.

Обсуждаемая нами система имеет следующее устройство:

1. топливный насос высокого давления (р);
2. устройство дозирования топливной жидкости;
3. регулятор давления(р) топливной жидкости;
4. топливная рампа (упоминалась выше);
5. форсунки;
6. топливопроводы.

Схема системы впрыска Коммон Рэйл приведена выше.

Топливный насос высокого р. Служит для создания высокого давления впрыскиваемого дизтоплива. Современные топливные насосы высокого давления выпускаются плунжерного типа.

Устойство дозирования топливной жидкости регулирует кол-во топливной жидкости, подаваемой к топливному насосу высокого р в зависимости от потребностей двигателя. Клапан сконструирован в связке с топливным насосом высокого р.

Регулятор давления (р) топлива предназначен для управления р топлива в используемой системе. Его устанавливают в топливной рампе.

Топливная рампа служит для накопления топливной жидкости.

Форсунки осуществляют непосредственный впрыск топливной жидкости в камеру сгорания двигателя. Используют следующие конструкции форсунок:

1. электрогидравлическая форсунка;
2. пьезофорсунка.

Впрыск топливной жидкости форсункой первого вида осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Главным работающим элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы. Они значительно повышают скорость работы выполняемой форсункой.

Управление работой Common Rail обеспечивается системой управления дизелем, которая включает:

1. датчики;
2. блок управления двигателем;
3. исполнительные механизмы систем двигателя.

С-ма управления дизелем включает следующие датчики:

1. датчик оборотов двигателя;
2. датчик холла;
3. датчик положения педали газа;
4. расходомер воздуха;
5. датчик температуры( t ) охлаждающей жидкости;
6. датчик давления ( p ) воздуха;
7. датчик t воздуха;
8. датчик p топливной жидкости;
9. кислородный датчик (лямбда-зонд);

Основные исполнительные механизмы системы впрыскивания Коммон Рэйл:

1. форсунки;
2. устройство дозирования топливной жидкости;
3. регулятор р топливной жидкости.

Основные принципы действия системы впрыскивания Common Rail (Коммон Рэйл)

На основании сигналов, которые поступают от датчиков, блок управления двигателем определяет нужное количество топливной жидкости, которое подается топливным насосом высокого р через устройство дозирования топливной жидкости. Насос накачивает топливную жидкость в топливную рампу. Там она находится под определенным р, которое обеспечивается регулятором р топливной жидкости.

В нужный момент времени блок управления двигателем дает команду определённым форсункам на начало впрыскивания, плюс обеспечивает требуемую продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от выбранных режимов работы двигателя блок управления корректирует все параметры работы с-мы впрыскивания.

С целью доступного повышения эффективной работы двигателя в системе Коммон Рэйл (Common Rail) осуществляется многократный впрыск топливной жидкости в течение одного цикла . При этом различают такие варианты впрыскиваний:

1. предварительный;
2. основной ;
3. дополнительный.

Предварительный впрыск необходимого, но небольшого, количества топливной жидкости производится перед основным впрыском для того, чтобы повысить t и p в камере сгорания. Следственно, достигают ускорения самовоспламенения основного заряда, снижения шума и токсичности отработанных газов.

В зависимости от режима работы двигателя производят:

• 2 предварительных впрыскивания — на холостом ходу;
• 1 предварительное впрыскивание — при повышении нагрузки;
• 0 (предварительное впрыскивание не производят) — при полной нагрузке.

Основной впрыск служит обеспечению работы двигателя.

Дополнительный впрыск производят для повышения t отработавших газов и сгорания частичек сажи в сажевом фильтре (иными словами —регенерация сажевого фильтра).

Развитие с-мы впрыска Common Rail (Коммон Рэйл) идёт по пути увеличения р впрыска:

• 1-е поколение – 140 МПа, начиная с 1999 г .;
• 2-е поколение – 160 МПа, начиная с 2001 г ;
• 3-е поколение – 180 МПа, начиная с 2005 г ;
• 4-е поколение – 220 МПа, начиная с 2009 г .

Чем выше р в системе впрыска, тем больше топливной жидкости можно впрыснуть в цилиндр за равные промежутки времени и, в соответствии с этим, получить большую мощность.

Топливный насос высокого р является одним из основных ко элементов в конструкции с-мы впрыска диздвигателя. Он выполняет, как правило, 2 важнейшие функции: 1-нагнетание под р 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 топливного насоса высокого р 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).

По конструкции выделяют следующие разновидности топливных насосов высокого р:

В первом из вышеперечисленных насосов нагнетание топливной жидкости в цилиндр производят отдельной плунжерной парой.

Второй вид насосов имеет 1 или несколько плунжеров. Они обеспечивают нагнетание и распределение топливной жидкости по всем цилиндрам.

Третьи осуществляют только нагнетание топливной жидкости в аккумулятор.

Топливный насос высокого р используют также в осуществлении впрыска бензинового двигателя, но его рабочее р на порядок ниже,чем в дизнасосе.

Ведущими производителями топливных насосов высокого р являются, в подавляющем большинстве, зарубежные компании: Bosch(Бош), Lucas(Лукас), Delphi(Делфи), Denso(Денсо), Zexel(Зексель).

Рядный топливный насос высокого давления(р)

Имеет плунжерные пары, сопоставимые с числом цилиндров. Они установлены в корпусе насоса, где также имеются каналы для подвода и отвода топливной жидкости. Движение плунжера идёт от кулачкового вала. А тот, в свою очередь, приводится в движение коленчатым валом двигателя. Плунжеры константно прижимаются к кулачкам с помощью пружин.

Таким образом, при вращении кулачкового вала кулачок непосредственно набегает на толкатель плунжера. А плунжер двигается вверх по втулке, при этом последовательно одно за другим закрываются выпускное и впускное отверстие. Создается р, при котором открывается нагнетательный клапан, и топливная жидкость по топливопроводу перетекает к соответствующей форсунке.

Схема рядного топливного насоса высокого р приведена сбоку.

Регулировка количества подаваемой топливной жидкости и момента начала его подачи может осуществляться как механическим путем, так и с помощью электроники. Механическое регулирование происходит за счёт поворота плунжера во втулке. Для выполнения этого действия на плунжере предусмотрена шестерня, тесно соединённая с зубчатой рейкой, которая связана с педалью газа. Верхняя часть плунжера имеет наклонную поверхность, исходя из этого, при повороте отсечка топливной жидкости и, соответственно, его количество будут меняться.

Изменение времени начала подачи топливной жидкости необходимо при изменении частоты вращения коленчатого вала . Механическая регулировка момента подачи топливной жидкости происходит с помощью центробежной муфты, которая располагается на кулачковом валу. Внутри неё находятся небольшие грузы, которые при начавшемся увеличении оборотов двигателя расходятся в стороны под действием центробежных сил и тем самым поворачивают кулачковый вал относительно привода. При увеличении количества оборотов двигателя обеспечивается раннее впрыскивание топливной жидкости, при уменьшении – позднее.

Конструкция рядных топливных насосов высокого р обеспечивает достойную надежность. Насосы смазывают ещё в заводских условиях моторным маслом с-мы смазки двигателя, в результате чего они могут работать на топливе достаточно низкого качества. Рядные топливные насосы высокого р применяются в двигателях средних и тяжелых грузовых автомобилей с раздельно расположенными камерами сгорания и с непосредственным впрыском. В легковых дизелях эта разновидность насосов применялась до 2000 г .

Распределительный топливный насос высокого давления (р)

В отличие от рядных насосов, они имеют 1 или 2 плунжера, обслуживающих все цилиндры, имеющиеся в двигателе. Распределительные насосы обладают существенно меньшей массой и габаритными параметрами, и обеспечивают большую равномерность подачи топливной жидкости.

С другой стороны, их отличает низкая долговечность работы сопряженных деталей. Все вышеизложенное и определяет область применения данных насосов – почти всегда на двигателях легковых автомобилей.

Основная конструкция распределительных топливных насосов высокого р может иметь различный привод плунжера:

1. торцевой кулачковый (насосы (Бош)Bosch VE);
2. внутренний кулачковый (роторные насосы(Бош) Bosch VR,(Лукас) Lucas DPC, Lucas DPS);
3. внешний кулачковый (отечественные насосы НД-21, НД-22).

В плане эксплуатации предпочтение стоит отдать первым двум типам , так как в них нет силовых нагрузок, создаваемых давлением топливной жидкости на узлы приводного вала и в пезультате повышается долговечность.

Схема распределительного топливного насоса высокого р приведена выше.

Основным элементом распределительного топливного насоса высокого р с торцевым кулачковым приводом плунжера (Bosch(Бош)VE) является плунжер-распределитель, совершающий возвратно-поступательные и вращательные движения, тем самым обеспечивая нагнетание и распределение топливной жидкости по цилиндрам.

Возвратно-поступательные движения плунжера происходят при вращении кулачковой шайбы, обегающей недвижимое кольцо по роликам. Она нажимает на плунжер, и за счет этого действия создается р топлива. К исходному положению плунжер возвращается с помощью пружины.

Вращение плунжера происходит благодаря приводному валу. При этом топливная жидкость распределяется по цилиндрам.

Регулировка величин подачи топливной жидкости осуществляется автоматически. Используются специальные механические или электронные устройства. Механический регулятор включает центробежную муфту с грузиками, та через систему рычагов действует на дозатор, который в свою очередь изменяет величину топливоподачи. Электронный же регулятор представляет собой электромагнитный клапан.

Регулировка величин опережения впрыскивания топлива в распределительном насосе происходит путем поворота недвижимого кольца на определенный угол.

Рабочий ход распределительного насоса включает впуск топливной жидкости в надплунжерное пространство, нагнетание её и распределение в соответствующие цилиндры.

Схема распределительного насоса роторного типа приведена ниже.

В распределительном насосе роторного типа нагнетание и распределение топливной жидкости по цилиндрам осуществляется различными по своей функции устройствами — плунжером и распределительной головкой. Нагнетание топливной жидкости осуществляется с помощью 2-х противолежащих плунжеров, которые расположены на распределительном валу. Плунжеры посредством роликов обегают профиль кулачковой обоймы и делают возвратно-поступательные движения.

При движении плунжеров друг к другу фиксируется рост р топливной жидкости, после чего она по каналам распределительной головки , а также нагнетательным клапанам доставляется к форсункам соответствующих цилиндров.

Топливная жидкость к плунжеру (либо плунжерам) подается под сравнительно небольшим давлением (р), которое создается топливоподкачивающим насосом. Он, в свою очередь, в распределительных насосах установлен на приводном валу в корпусе насоса. С точки зрения конструкции это может быть роторно-лопастной насос или шестеренный насос с внешним/внутренним зацеплением.

Смазка распределительного насоса высокого p производится дизтопливом, которое заполняет собой корпус насоса.

Магистральный топливный насос высокого давления (р)

Данный тип насоса используется в аккумуляторной с-ме впрыска топливной жидкости Common Rail (Коммон Рэйл), где он выполняет функцию по нагнетанию топливной жидкости в топливную рампу. Магистральные топливные насосы высокого р в итоге обеспечивают более высокое р топливной жидкости (в современных системах впрыска оно равно 180 МПА и более).

С конструктивной точки зрения магистральный насос может иметь 1(один), 2(два) или 3(три) плунжера. Приводы плунжеров осуществляются с помощью использования кулачкового вала либо кулачковой шайбы.

Схема магистрального топливного насоса высокого р приведена выше.

При вращательном движении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружинки плунжер двигается вниз. Увеличивается объем ( V ) компрессионной камеры и уменьшается давление (р) в ней. Под воздействием разряжения воздуха открывается клапан впуска, и топливная жидкость поступает в камеру.

При движении плунжера вверх происходит возрастание р в камере, клапан впуска закрывается. При создании определенного р открывается клапан выпуска и топливная жидкость поступает в рампу.

Управление подачей топливной жидкости производится в зависимости от потребностей двигателя и осуществляется с помощью устройства дозирования топливной жидкости. В исходном (обычном) положении этот клапан открыт. Но по сигналу электронного блока управления он закрывается на определенную ширину, тем самым регулируется количество затекающей в компрессионную камеру топливной жидкости.

Форсунка (иное название — инжектор), являясь элементом конструкции системы впрыскивания, предназначена для того,чтобы качественно дозировать подачу топливной жидкости, его распыление в камере сгорания (коллекторе впуска) и образование топливно-воздушной смеси.

Форсунки используются в с-мах впрыска как бензо-, так и диздвигателей. На современных вариантах двигателей устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыскивания.

В зависимости от того, каким способом осуществляется впрыскивание, различают нижеприведённые виды форсунок:

1. электромагнитная;
2. электрогидравлическая;
3. пьезоэлектрическая.

1)Электромагнитная форсунка

Устанавливается, как правило, на бензиновые двигатели, в том числе оборудованные с-мой непосредственного впрыска. Имеет достаточно простое устройство. Оно включает электромагнитный клапан с иголкой и сопло.

Схема электромагнитной форсунки приведена рядом.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется так: в соответствии с заложенным в него алгоритмом электронный блок управления точно обеспечивает подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана в нужный момент. При всём этом создается электромагнитное поле; оно, преодолевая усилия пружинки, втягивает якорь с иголкой и освобождает сопло. В результате производится впрыск топливной жидкости. С исчезновением напряжения пружка возвращает иголку форсунки на седло.

2)Электрогидравлическая форсунка

Используется на диздвигателях, в том числе, и на оборудованных системой впрыскивания Коммон Рэйл. В конструкцию электрогидравлической форсунки входит электромагнитный клапан, камера управления, впускной и сливной дроссели.

Приведена схема электрогидравлической форсунки.

Принцип работы этой форсунки основан на использовании р топлива, как при впрыскивании, так и при его прекращении. В начальном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, иголка форсунки прижата к седлу по средствам силы давления (р) топливной жидкости на поршень в камере управления. Впрыскивание топливной жидкости не происходит. При этом давление (р) топлива на иголку, ввиду разности площадей ( S ) контакта, меньше р на поршень.

По точной команде электронного блока управления запускается работа электромагнитного клапана, открывая сливной дроссель. Топливная жидкость из камеры управления идёт через дроссель к сливной магистрали. Впускной дроссель при этом препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и в магистрали впуска. Р на поршень снижается, а р топлива на иглу не претерпевает изменений. Игла поднимается, происходит впрыск топливной жидкости.

3)Пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка)

Это самое совершенное устройство, обеспечивающее впрыск топливной жидкости. Форсунка устанавливается на диздвигателях, оборудованных с-мой впрыска Common Rail.

К преимуществам пьезофорсунки относят:

• быстроту срабатывания (в 4 р. быстрее электромагнитного клапана), и, как следствие этого, возможность многократного впрыскивания топливной жидкости в течение одного цикла работы;
• точную дозировку впрыскиваемой топливной жидкости.

Всё вышеперечисленное стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой. Он основан на изменении длины пьезокристалла, которое происходит под действием напряжения. Конструкция самой пьезоэлектрической форсунки включает следующие элементы : пьезоэлемент, толкатель, клапан переключения и иголку. Все они помещены в корпус.

Приведена схема пьезоэлектрической форсунки.

В работе форсунки данного вида, так же как и в электрогидравлическом аналоге, используют гидравлический принцип. В начальном положении иголка сидит на седле в результате высокого р топливной жидкости. Во время подачи электросигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина. Передается усилие на поршень толкателя, открывается переключающий клапан и топливная жидкость поступает в сливную магистраль. Давление (р) выше иглы снижается. Иголка за счет р в нижней части поднимается, таким образом производится впрыск топливной жидкости.

Количество впрыскиваемой жидкости определяется:

• во-первых, длительностью воздействия на пьезоэлемент;
• во-вторых, р топливной жидкости в топливной рампе.

Экологические требования (экотребования) к современным двигателям внутреннего сгорания предполагают поддержание постоянного (стехиометрического) соотношения воздуха и топливной жидкости в топливно-воздушной смеси на всех этапах и режимах работы. Только в таком случае каталитический нейтрализатор в состоянии полностью удалить вредные вещества в отработавших газах.

Для поддержания постоянства стехиометрического соотношения компонентов требуется точная информация о значениях (расходе) всасываемого воздуха, которую может предоставить расходомер . Мерой расхода выступает или объем ( V ), или масса ( m ) всасываемого воздуха. Поэтому принято различать два способа определения расхода воздуха:

1. механический;
2. тепловой.

Механический способ основан на измерении V воздуха, пропорционального перемещению заслонки. Тепловой же способ предполагает измерение m воздуха в соответствии с изменением t чувствительного элемента.

Расходомер воздуха устанавливают во впускной с-ме между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой двигателя. Ведущим производителем расходомеров воздуха во всём мире является фирма Bosch (Бош).

Механический расходомер воздуха (мрв)

Используется в с-мах непосредственного впрыска Jetronic и в объединенных с-мах впрыска и зажигания. В системе K-Jetronic расходомер воздуха (рв) обеспечивает количественную регулировку топливно-воздушной смеси. Он редставляет собой напорный диск, который механически соединён с плунжером дозатора-распределителя.

В другой с-ме — KE-Jetronic- к механической схеме расходомера воздуха прилагается элемент электронного управления – потенциометр. Ещё более совершенный механический расходомер — в третьей системе- L-Jetronic.

С точки зрения конструкции механический расходомер включает:

1. корпус + демпфирующую камеру;
2. измерительную заслонку;
3. возвратную пружинку;
4. демпфирующую заслонку;
5. потенциометр;
6. а также, обводный канал с винтом качества.

Представлена схема механического расходомера воздуха

Принцип работы расходомера воздуха (РВ) построен на перемещении измерительной заслонки прямо пропорционально величине потока воздуха. При этом измерительная заслонка, демпфирующая заслонка, потенциометр размещены на одной оси, обеспечивающей прямую взаимосвязь между перемещением заслонки и изменением сопротивления ( R ) потенциометра.

С конструктивной точки зрения потенциометр выполнен в виде керамической подложки. На неё нанесены резисторные дорожки. А к дорожкам прижат ползунок потенциометра. На потенциометр подается определённое напряжение, меняющееся в зависимости от R . Изменение напряжения фиксируется электронным блоком управления как объемная характеристика всасываемого воздуха. Для корректуры показаний РВ в систему управления включен датчик температуры ( t ) входящего воздуха.

Сейчас механические РВ на двигатели внутреннего сгорания не устанавливаются.

Термоанемометрический расходомер воздуха (трв)

Являются более совершенными. Их работа основана на тепловом способе определения массового расхода воздуха. ТРВ не имеют подвижных механических частей, их характеризует быстродействие, точность и, в силу конструктивных особенностей, их функция не зависит от температуры( t ) воздуха.

Термоанемометрический расходомер воздуха (ТРВ) (иное наименование – датчик массового расхода воздуха) используют в современных системах впрыска бензо- и диздвигателей, в том числе и в системе непосредственного впрыска топливной жидкости. С конструктивной точки зрения ТРВ включен в систему управления двигателем. В ряде с-м управления двигателем он не используется вообще, а его функции выполняет датчик давления(р) воздуха во впускном трубопроводе.

В конструктивном плане (рассматривается чувствительный элемент) различают такие виды ТРВ:

1.Основой первого является чувствительный элемент – платиновая нагреваемая нить. Работа РВ построена на поддержании постоянной t платиновой нити за счет нагревания электрическим током.

Во время движения потока воздуха через датчик чувствительный элемент охлаждается. Терморезистор увеличивает ток, нить нагревается. Преобразователь напряжения преобразует изменение тока нагрева используемого чувствительного элемента в выходное напряжение. Следует учитывать, что между выходным напряжением и массовым расходом воздуха имеется нелинейная зависимость, которая и учитывается блоком управления двигателя.

Для того, чтобы предотвратить загрязнение чувствительного элемента предусмотрен режим самоочистки. При его работе на простаивающем двигателе платиновая нить кратковременно нагревается до t = 1000°С.

Необходимо отметить, что в ходе эксплуатации данного РВ толщина платиновой нити уменьшается. Это приводит к снижению точности измерений.

2.Вышеописанного недостатка лишен пленочный РВ. Его принцип действия аналогичен проволочному , однако отличие в основном заключается в конструкции чувствительного элемента.

Приведена схема пленочного расходомера воздуха (ПРВ)

Чувствительный элемент ПРВ представляет собой кристалл кремния. На него нанесено несколько тоненьких платиновых слоев – резисторов, а именно : нагревательного резистора, 2-х терморезисторов, резистора датчика t воздуха.

Чувствительный элемент располагается в специальном воздушном канале. Туда воздух поступает за счет разряжения. Отметим,что высокая скорость потока предотвращает попадание в створ канала крупных частиц грязи. Конструкция воздушного канала может позволить определять массу( m ) как прямого, так и обратного (отраженного от закрытых клапанов) потока воздуха. Эта возможность увеличивает точность измерения.

Нагревательный резистор поддерживает определенную t чувствительного элемента. По разнице температур на терморезисторах определяется m всасываемого воздуха и направление потока воздуха. Выходной аналоговый сигнал расходомера — напряжение постоянного тока.

Отдельные конструкции датчиков массового расхода воздуха, вместо аналогового, генерируют цифровой сигнал. В системах управления он более предпочтителен, потому как не зависит от срока эксплуатации устройства, а также от характеристик электрической цепи.

Сигналы ПРВ используются блоком управления двигателем для определения вышеприведённых параметров:

• бензиновые двигатели – время впрыска, количество впрыскиваемой топливной жидкости, момент зажигания, порядок работы с-мы улавливания паров бензина;
• дизельные двигатели – время впрыска, порядок работы с-мы рециркуляции отработанных газов.

Датчик давления(р) топливной жидкости предназначен для измерения текущего р топлива. Применяется для управления в системе непосредственного впрыскивания бензодвигателей и системе впрыскивания Common Rail (Коммон Рэйл) диздвигателей. Устанавливается в топливной рампе.

Применение датчика обеспечивает поддержание заданного р в системе впрыска. Это, естественно, имеет большое значение для реализации номинальной мощности, снижения количества вредных выбросов и уровня шума при работе автодвигателя.

В некоторых конструкционных моделях системы непосредственного впрыска устанавливают 2 датчика давления (р) топлива, один – в контуре высокого р, другой – в контуре низкого р. Датчики, соответственно, имеют следующие названия – датчик высокого р топлива и датчик низкого р топлива.

Приведена схема датчика давления (р) топлива

Конструктивная основа датчика — сенсорный элемент, включающий стальную мембрану и тензорезисторы. Толщина мембраны соответствует измеряемому р (чем она толще , тем выше р). Тензорезисторы выполняют следующее: деформацию стальной мембраны преобразуют в изменение электрического R (сопротивления). Друг с другом они соединены в мостовую схему (так называемый мостик Уинстона), и к ним через усилитель подается напряжение.

Работа датчика давления (р) топливной жидкости осуществляется так:

-через штуцер топливная жидкость попадает к стальной мембране. Мембрана прогибается прямо пропорционально величине р. Соответственно изменяется и величина R тензорезисторов. Напряжение датчика на входе при этом может изменяться в пределах от 0 до 80 мВ. А с помощью усилителя показатели напряжения увеличиваются до значений 0-5 В , изменённые данные подаются на электронный блок управления. Там, в соответствии с программой, оценивается текущее значение р топливной жидкости. В том случае, если отклонение давления (р) топливной жидкости от заданной величины функционально значимо, срабатывает регулирующий клапан в топливной рампе.

При неисправности датчика давления (р) топлива (сигнал отсутствует) система управления двигателем начинает использовать стандартные данные р топливной жидкости. И мощность двигателя существенно падает.

Датчик давления (р) во впускном коллекторе (англ.Manifold Air Pressure Sensor, MAP sensor) – это один из датчиков, что используют в электронной системе управления бензодвигателя. Показатели, которые определяются датчиком, служат для расчета плотности воздуха и определения его массового расхода. Это, в свою очередь, позволяет значительно оптимизировать процессы образования и сгорания топливно-воздушной смеси. Датчик р во впускном коллекторе выступает как альтернатива расходомера воздуха (РВ). В некоторых конструктивных решениях с-м управления двигателем датчик давления (р) во впускном коллекторе используют совместно с РВ.

В бензодвигателях с турбонаддувом наряду с датчиком р во впускном коллекторе устанавливают датчик давления (р) наддува. Этот элемент устанавливается между турбокомпрессором и коллектором впуска. Служит для регулирования р наддува соответственно потребностям двигателя. Рассмотрим пример: в двигателе TSI с двойным наддувом устанавливается 3(три) датчика давления (р): во впускном трубопроводе, наддува и во впускном коллекторе.