Что такое система коммон рейл и в чем её особенности

Проще или сложнее эксплуатировать технику с Common Rail?

Этот как раз один из ключевых моментов, который вызывает негативную реакцию на Common Rail. Но почему именно он?

Все просто: это инерция пользователей (механиков) и порой владельцев, обычная реакция на что-либо новое. Потому что для тех, кто знаком с CR, изучил, как она работает, как ее обслуживать, как контролировать состояние топливной системы, с ней работать просто. У тех же, кто с ней не знаком, она, как все неизвестное, вызывает опасения. Система недешевая, и механики предприятий уже опасаются, не разобравшись, вслепую ее ремонтировать и настраивать.

При этом только в технике Komatsu система CR работает уже второй десяток лет, в том числе в самых суровых условиях на Крайнем Севере. А на автомобильном рынке уже больше 80 % дизелей оснащено электронно-управляемым впрыском. То есть система комплексным опытом эксплуатации доказала свою жизнеспособность. Вопрос лишь в том, чтобы научиться с ней работать. И вот что это может дать.

Электронная система = лучше контролируемая система. Ее состояние легче отследить, легче предотвратить поломку, причем можно отследить неполадки до того, как они скажутся на работе машины. Для этого у Komatsu есть система мониторинга KOMTRAX. Раз система впрыска электронная, значит, KOMTRAX может снимать с нее множество показателей в отличие от старого дизеля, способного только показывать общий расход топлива. Владелец техники или его механики получают данные с монитора и видят, есть ли какие-то неравномерности впрыска. Можно принять меры, пока ремонт не встал слишком дорого: своими силами или вовремя обратиться к сервису дистрибьютора техники. Система еще работает, а мы уже сейчас можем предугадать ремонт, заказать распылители, выбрать время для ремонта, чтобы максимально сократить простой техники. Все как на ладони, главное — научиться пользоваться.

А на механике мы видим или белый дым — техника работает, или черный дым — она уже не работает, пора покупать запчасти, а техника и работа стоят.

История

Топливная система Common Rail на двигателе грузовика Volvo

Викерс первым применил систему впрыска Common Rail в двигателях подводных лодок. Двигатели Vickers с топливной системой Common Rail были впервые применены в 1916 году на подводных лодках G-класса . В нем использовались четыре плунжерных насоса, обеспечивающих давление до 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар; 21 МПа) каждые 90 ° вращения, чтобы поддерживать давление топлива в рампе на достаточно постоянном уровне. Подачу топлива в отдельные цилиндры можно было перекрыть с помощью клапанов в инжекторных линиях. Doxford Engines использовала систему Common Rail в своих судовых двигателях с оппозитными поршнями с 1921 по 1980 год, где многоцилиндровый поршневой топливный насос создавал давление около 600 бар (60 МПа; 8700 фунтов на квадратный дюйм), а топливо хранилось в баллонах-аккумуляторах. Регулирование давления достигалось регулируемым ходом нагнетания насоса и «переливным клапаном». Механические распределительные клапаны с распределительным валом использовались для питания подпружиненных форсунок Brice / CAV / Lucas, которые впрыскивали через боковую часть цилиндра в камеру, образованную между поршнями. Ранние двигатели имели пару кулачков газораспределительного механизма, один для движения вперед, а другой для заднего. Более поздние двигатели имели по два инжектора на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления оснащалась четырьмя инжекторами на цилиндр. Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и мазута (600 сСт, нагретого до температуры около 130 ° C).

Двигатели с системой Common Rail уже некоторое время используются в судостроении и локомотивах . Купер-Бессемер GN-8 ( около 1942) представляет собой пример с гидравлическим управлением Common Rail дизельного двигателя, известный также как модифицированная общей топливная магистраль.

Прототип системы Common Rail для автомобильных двигателей был разработан в конце 1960-х годов Робертом Хубером из Швейцарии, а дальнейшее развитие технологии получил доктор Марко Гансер из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, позже компания Ganser-Hydromag AG (эст. 1995) в Оберэгери.

Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии к середине 1990-х годов. Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Denso Corporation , японского производителя автомобильных запчастей, разработали топливную систему Common Rail для большегрузных автомобилей и применили ее на практике в своей системе Common Rail ECD-U2, установленной на грузовике и продана для общего пользования в 1995 году. Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году.

Современные системы Common Rail, хотя и работают по тому же принципу, управляются блоком управления двигателем , который открывает каждую форсунку электрически, а не механически. Он был широко проработан в 1990-х годах в сотрудничестве между Magneti Marelli , Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных группой Fiat , конструкция была приобретена немецкой компанией Robert Bosch GmbH для завершения разработки и доработки для массового производства. Оглядываясь назад, можно сказать, что продажа Fiat показалась стратегической ошибкой, поскольку новая технология оказалась очень прибыльной. У компании не было иного выбора, кроме как продать Bosch лицензию, так как в то время у нее было плохое финансовое положение и не хватало ресурсов для завершения разработки самостоятельно. В 1997 году они распространили его на легковые автомобили. Первым легковым автомобилем, использующим систему Common Rail, была модель 1997 года Alfa Romeo 156 с 2,4- литровым двигателем JTD , а позже в том же году Mercedes-Benz представила ее в своей модели W202 .

Как функционирует вся схема

Теперь рассмотрим принцип работы коммон рейл на практике. Блок управления двигателем получает сигналы, поступающие от датчиков и на основании этой информации определяет требуемый объем горючего, которое подается через дозирующий клапан. Включается насос и начинает подавать солярку в топливную рампу. Регулятор обеспечивает поддержание в ней необходимого давления.

Потом наступает момент работы форсунок. Тот же блок управления дает сигнал об их открытии на определенный период времени. Происходит впрыск необходимого количества горючего, который и обеспечивает движение транспортного средства. Чтобы сделать работу силового агрегата более эффективной, в ходе одного и того же цикла работы может происходить многократное повторение таких впрысков, которые могут быть предварительными, основными и дополнительными.

Предварительный нам необходим для того, чтобы поднять температуру внутри камер сгорания. Это приводит к более полному сгоранию основного объема топлива, снижает токсичность отработанных газов и шумность работы. Основной впрыск является главным при работе мотора, и в это время подается максимальный объем дизельного топлива. Чтобы улучшить прогорание частиц, попадающих в сажевый фильтр и поднять температуру выхлопных газов, предусмотрен этап дополнительной подачи. Основным предназначением коммон рэйл является обеспечение высокого давления. Насколько выше оно будет, настолько больше горючего можно впрыснуть в форсунки за один и тот же отрезок времени и увеличить мощностные характеристики.

Вот так приблизительно работает этот интересный механизм. Все рабочие критерии могут корректироваться в зависимости от режима функционирования двигателя. Ремонт таких агрегатов несколько сложнее обычных дизельных движков, поскольку здесь больше количество сложных деталей и узлов. Впереди нас ожидает немало интересных с технической точки зрения материалов, а пока узнайте не убьет ли моторное масло предназначенное для дизеля бензиновый двигатель. Не забывайте регулярно посещать блог, друзья! На этом пока!

Просмотры:2976

0Нравится

Носители системы

На данный момент[когда?] до 70 % всех выпускаемых дизельных двигателей оснащается системами common rail, и эта доля растёт. По прогнозам компании Robert Bosch GmbH доля системы CR на рынке к 2016 году достигнет 83 %, а в 2008 году их число составляло лишь 24 %. Таким образом, сегодня практически каждый производитель двигателей всех классов: от малых легковых и до крупных судовых, освоил применение аккумуляторных систем.

Среди производителей топливоподающей аппаратуры и систем common rail в частности, лидерами являются следующие компании: R. Bosch, Denso, Siemens VDO, Delphi, L’Orange, Scania.

Принцип работы

Система впрыска Common Rail использует для своей работы форсунки, внутрь которых поступает горючее. Оно направляется от аккумуляторов под воздействием высокого давления — топливной рампы. Подача давления осуществляется независимо от того, вращается ли вал, или от количества поступающего топлива. Форсунки начинают впрыскивать топливо после команды контроллера EDC с помощью магнитных соленоидов, которые активируются через блок управления.

Главной особенностью Common Rail является применение аккумуляторного узла с разделительными каналами, которые служат линиями подачи топлива. Это достаточно точный процесс, ведь используется разделение узла и впрыскивания, которые улучшают управление процессом и увеличивают давление на устройство.

Преимущества и недостатки

Система Коммон Рейл стала революционной в своём роде. Она обеспечивает точное аккумуляторное впрыскивание, отчего дизельные двигатели лишились славы «коптящего трактора». Это также избавило автомобиль от сильных вибраций, а современные модели работают и вовсе бесшумно. За счёт использования технологии Коммон Рейл можно добиться значительного прироста в мощности движения и экономии топлива. Но система имеет и недостатки:

• высокая стоимость. Особенности механизмов, сложная электроника и тонкая обработка требуют больших финансовых затрат;
• использование высокого качества топлива. Форсунки очень чувствительны к различным примесям, поэтому не допускается присутствие воды и частиц грязи. Ремонт же обходится крайне дорого.

На российском рынке настоящая система представлена в небольшом количестве, так как качество топлива часто оставляет желать лучшего.

Сравнение с другими системами подачи топлива

Особенности:

• В отличие от традиционной системы подачи топлива, используется одноканальный ТНВД, постоянно подающий топливо в магистраль;
• Необходимо корректировать цикл работы исходя из пропускной способности каждой форсунки, из-за чего требуется настройка электронного блока после каждой замены форсунок.

Преимущества:

Давление, при котором происходит впрыск топлива, можно поддерживать вне зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя и оно остаётся практически постоянно высоким в течение всего цикла подачи топлива, что особенно важно для стабилизации горения на холостом ходу и на малых оборотах при работе с частичной нагрузкой;
При использовании аккумуляторной системы подачи топлива момент начала и конца подачи может в широких пределах регулироваться ЭБУ. Это позволяет более точно дозировать топливо, а также осуществлять подачу топлива несколькими порциями в течение рабочего цикла — для более полного сгорания топлива;
Конструкция common rail проще, чем у системы ТНВД с форсунками, её ремонтопригодность выше.. Недостатки:

Недостатки:

• Более сложные форсунки, которые требуют относительно частой замены, по сравнению с традиционной системой подачи топлива;
• Система перестаёт работать при разгерметизации любого элемента высокого давления, например, при неисправности одной из форсунок, когда её клапан постоянно находится в открытом положении;
• Более высокие требования к качеству топлива, чем у традиционных систем.

Таким образом, для удовлетворения перспективных экологических нормативов, таких как Euro-VI, Tier-IV, Euro Stage IV для тяжёлых дизелей, системы common rail были признаны наиболее подходящими для дизелей всех классов.

Почему снижается мощность?

Часто мастерам СТО приходится слышать от клиентов жалобы, касательно снижения разгонной динамики и мощности мотора. Нередки случаи, когда силовой агрегат попросту глохнет во время езды при переходе на низкие обороты. Большинство автомобилистов уверены, что проблема заключается именно в регуляторе давления. Но, как утверждают механики, корнем всех бед являются именно топливные форсунки, которые выработали свой ресурс. А первопричина этого — засорение топливного фильтра.
Помимо этого на работе силового агрегата отражается состояние сажевого фильтра. Для владельцев дизельных авто этот вопрос остается особенно актуальным, поскольку в большинстве случаев этот элемент меняют когда он еще вполне исправно функционирует. Также сажевый фильтр часто и вовсе удаляют из системы, перепрошивая при этом ЭБУ.
Для чего это нужно? Чтобы правильно ответить на вопрос, необходимо знать устройство и принцип функционирования «сажевика».
Этот элемент входит в конструкцию выхлопной системы и располагается между силовым агрегатом и выпускным коллектором. Его назначение заключается в удержании частичек сажи, содержащихся в отработанных газах авто. А главным фильтрующим элементом является специальная керамическая матрица. Если фильтр забит, он служит первопричиной снижения мощности мотора. Однако для этого элемента предусмотрен процесс регенерации (самоочищения). Эту функцию запускает ЭБУ на основании показаний ряда датчиков. Поэтому, если на автомобиле стали возникать описанные выше симптомы, это вовсе не означает, что сажевый фильтр неисправен, и его необходимо либо заменить, либо полностью удалить из системы.
На долговечность «сажевика» также влияет качество топлива, поскольку количество сажи в отработанных газах напрямую зависит от процентного содержания серы в топливе. Говоря проще, источник проблемы заключается непосредственно в топливе, поскольку оно либо плохо сгорает, либо сгорает не полностью. Соответственно из-за этого сажевый фильтр работает некорректно, и на ЭБУ поступает сигнал ошибки. На основании этого генерируется команда на его очистку и осуществляется дополнительный топливовпрыск в мотор. Результатом этого является появление дыма белого цвета из выхлопной трубы при работе силового агрегата на холостых оборотах, которые могут быть несколько завышенными.
Это необходимо для разогрева элемента до температуры более 600 градусов, поскольку в этом случае сажа начинает активно взаимодействовать с кислородом, и фильтр очищается. Стоит заметить, что процесс такой регенерации никак нельзя назвать эффективным, по этой причине у большинства транспортных средств уже на начальном этапе эксплуатации возникают проблемы с сажевым фильтром. Помимо этого, процесс регенерации может и не запуститься по следующим причинам

1. Неисправность датчиков выхлопной системы.
2. Выход из строя либо некорректная работа клапана ЕГР. 
3. Наличие активной ошибки в ЭБУ,

Используемые сокращения и брендинг

Инжектор дизельного топлива Common Rail Bosch от двигателя грузовика Volvo

Производители автомобилей называют свои двигатели с системой Common Rail под собственными торговыми марками:

• Ашок Лейланд : CRS (используется в U Truck и E4 Bus)
• Audi : TDI , BiTDi Буква «Bi» означает BiTurbo.
• BMW Group ( BMW и Mini ): d (также используется в Land Rover Freelander как TD4 и в Rover 75 и MG ZT как CDT и CDTi), D и SD
• Chevrolet (принадлежит GM ): VCDi (по лицензии VM Motori ) и Duramax Diesel
• Chrysler CRD
• Citroën : HDi , e-HDi и BlueHDi
• Cummins и Scania : XPI (разработано в рамках совместного предприятия)
• Cummins : CCR ( насос Cummins с форсунками Bosch )
• Daimler : CDI
• Fiat Group ( Fiat , Alfa Romeo и Lancia ): JTD (также маркируется как MultiJet , JTDm , а поставленные производители — как TDi , CDTi , TCDi , TiD , TTiD , DDiS и QuadraJet )
• Ford Motor Company : TDCi ( Duratorq и Powerstroke ) и EcoBlue Diesel
• Honda : i-CTDI и i-DTEC
• Hyundai , Kia и Genesis : CRDi
• IKCO : EFD
• Isuzu : iTEQ и Ddi
• Ягуар : d
• Джип : CRD и EcoDiesel
• Komatsu : Tier3 , 4 класса , 4D95 и выше HPCR -ряды
• Land Rover : TD4 , ED4, SD4, TD6, TDV6, SDV6, TDV8, SDV8
• Lexus : d (например, 450d и 220d)
• Mahindra : CRDe , m2DiCR , mEagle , mHawk , mFalcon и mPower (грузовые автомобили)
• Maserati : Дизель
• Mazda : MZR-CD и Skyactiv-D (производятся совместным предприятием Ford и PSA Peugeot Citroen ) и более ранние версии DiTD
• Mercedes-Benz : CDI и d
• Mitsubishi : Di-D (в основном на недавно разработанном семействе двигателей 4N1 )
• Nissan : DDTi
• Opel / Vauxhall : CDTI , BiTurbo CDTI , CRI , Turbo D и BiTurbo D
• Porsche : Дизель
• Протон : SCDi
• Groupe PSA (Peugeot, Citroën и DS) : HDi , e-HDi или BlueHDi (разработано совместным предприятием с Ford ) — см. Двигатель PSA HDi
• Renault , Dacia и Nissan : dCi (Infiniti использует некоторые двигатели dCi в рамках альянса Renault-Nissan, бренд d )
• Saab : TiD (турбодизельный двигатель 2.2 также назывался «TiD», но у него не было Common Rail) и TTiD . Двойная буква «T» означает Twin-Turbo.
  
• SsangYong : XDi , eXDI, XVT или D
• Subaru : TD или D (по состоянию на январь 2008 г.)
• Сузуки : DDiS
• Tata : 2.2 VTT DiCOR (используется в большом классе SUV, таком как Safari ), VARICOR (используется в большом классе SUV, таком как Safari Storme , Aria и Hexa ), 1.05 Revotorq CR4 (используется в Tiago и Tigor ) и 1.5 Revotorq CR05 ( используется в Nexon и Altroz )
• Revotorq CR4 (используется в Tiago , Tigor ) и Revotorq CR05 (используется в Nexon , Altroz )
• Toyota : D-4D и D-CAT
• Volkswagen Group ( Volkswagen , Audi , SEAT и Škoda ): TDI (в более поздних моделях используется система Common Rail, в отличие от более ранних двигателей с насос-форсунками ). Bentley называют свой дизель Bentayga просто дизелем
• Volvo : двигатели D , D2 , D3 , D4 и D5 (некоторые из них производятся Ford и PSA Peugeot Citroen ), двигатели Volvo Penta серии D.

Самостоятельная диагностика

При отсутствии дорогостоящей аппаратуры в гаражных условиях можно осуществить некоторые диагностические мероприятия самостоятельно. Если двигатель не заводится или, запустившись, работает крайне нестабильно, то первое, что можно испытать на исправность — калильные свечи.

Если при попытке завести дизельный двигатель не происходит воспламенение рабочей смеси, то следует проверить топливную систему на наличие в ней топлива. Давление, при котором система питания common rail delphi может обеспечить стабильный запуск агрегата, должно быть не менее 150 атмосфер. Проверка топливной системы осуществляется в такой последовательности:

1. Необходимо тщательно осмотреть топливную рейку и все топливные трубки. При выявлении утечки топлива из системы необходимо незамедлительно восстановить герметичность участка топливопровода;
2. Следует отпустить на несколько оборотов штуцер ведущий к одной из форсунок, провернуть двигатель стартером на несколько оборотов и по вытекающему из этого места топливу убедиться в работоспособности насоса высокого давления. Если в системе питания будет отсутствовать топливо, или его давление будет отличаться в меньшую сторону от минимально необходимого, то потребуется проверить ТНВД, а также насос подкачки, который осуществляет перекачку топлива из бака автомобиля.

Проверка насоса низкого давления осуществляется с помощью обратного манометра. Измерительный прибор должен показать не менее минус 1,5 атмосфер. Только в этом случае будет открываться заборный клапан, и в систему начнёт поступать топливо в необходимом объёме. Дизельные топливные насосы высокого давления, лучше проверять демонтировав эту деталь с двигателя. Гаражные мастера занимающиеся самостоятельным ремонтом конструируют самодельные стенды на которых насос надёжно фиксируется и запускается с помощью электрической тяги. К насосу подводится топливный шланг с дизельным топливом, а на выходе устанавливается манометр, который позволит измерить давление в топливной системе. Измерительный прибор должен быть рассчитан на большое давление, иначе правильно диагностировать поломку насоса не получится. Работающий насос может нагнетать топливо до 2000 атмосфер, поэтому следует все соединительные муфты надёжно закрепить, прежде чем включать систему. Такая схема позволит определить исправность насоса высокого давления. Если деталь окажется неисправной, то следует произвести её замену либо отремонтировать насос на станции технического обслуживания.

Не следует опасаться использовать новейшие технологии в повседневной жизни. В ближайшем будущем каждый дизельный двигатель будет оборудован системой Common rail delphi, поэтому приобретая автомобиль с таким видом дизеля можно не опасаться за то, что силовой агрегат быстро устареет, и на него невозможно будет найти оригинальные запчасти. Если постоянно следить за качеством топлива, заливаемого в топливный бак, то количество пройденных километров до первого капитального ремонта двигателя, оснащённого системой Common rail delphi, будет исчисляться сотнями тысяч, при этом каждый пройденный километр позволит сэкономить деньги на приобретении топлива.