Двигатель коммон рейл форум

Система впрыска COMMON RAIL для дизельных двигателей

H-1 Grand Starex. Cистема питания, выпуска. Клуб любителей микроавтобусов и минивэнов

Система впрыска COMMON RAIL для дизельных двигателей ⇐ H-1 Grand Starex. Cистема питания, выпуска

Сообщение uragobelkov » 15 мар 2011, 09:37

Добавлено спустя 18 минут 9 секунд:
Знакомство с системой COMMON RAIL.
Дизельные двигатели.

Базовый дизайн бензинового и дизельного двигателя остается одинаковым. Оба имеют по два или по четыре клапана, которые подают смесь в цилиндры,те двигают коленвал. Но в дизеле газовая смесь не воспламеняется за счет свечи зажигания, она только сжимается. Как только цилиндр подается в верхнюю точку топливо распыляется из инжектора в камеру сгорания, где оно смешивается с горячим сжатым воздухом и самовоспламеняется. Для этого сила сжатия в дизельном двигателе должна быть во много раз сильнее, чем в бензиновом. Обычно используется отношение компрессии от 16:1 до 24:1, что создает давление на уровне 150 бар. Оно генерирует температуру в 250 градусов, поскольку при такой температуре начинается горение большинства газов, нетрудно сделать вывод, что воспламенение начинается как только цилиндр достигнет верхней точки, где фиксируется максимальное давление.
Дизельные двигатели сконструированы так, чтобы развивать высокие обороты на низких скоростях работы двигателя, что приводит к высокой экономии топлива. Это достигается за счет использования технологии Common rail вместе с эффективной технологией турбонаддува. На диаграмме показано как оборотистость повысилась с 70 Nm/литра до 182 Nm/литра за последние 20 лет. А потребление топлива упало на 60%! Если провести сравнение с бензиновыми двигателями (которые работают по стехиометрическому принципу 14,7:1), в дизелях используется очень обедненная смесь. Отношение воздуха к топливу в дизелях на полной нагрузке колеблется от 17:1 до 29:1, а на холостом ходе или без нагрузки до 145:1. Однако в камере сгорания локализованная смесь меняет свое отношение. Невозможно достигнуть однородной смеси топлива и воздуха в пределах камеры сгорания. Для сокращения числа отклонений состава смеси впрыск представляет собой серию мелких впрысков топлива. Высокая сила давления создает хорошую сегментацию топлива.
Впрыск
Дизеля не имеют дроссельной заслонки. Вместо этого, процесс сгорания контролируется следующими факторами: Синхронизация впрыска, Продолжительность впрыска, Карта впрыска по инжекторам, С помощью электронного блока управления в системах common rail можно контролировать каждый фактор индивидуально.
Синхронизация впрыска
Синхронизация впрыска является основным фактором контроля выхлопа, потребления топлива и шумности. Оптимальная синхронизация начала впрыска зависит от нагрузки на двигатель. В автомобильных двигателях, которые работают без нагрузки, точка оптимального угла зажигания находится от 2-х градусов коленвала перед верхней точкой цилиндра до 4 градусов после того, как цилиндр пройдет верхнюю мертвую точку. В условиях частичной нагрузки угол колеблется от 6 градусов до верхней точки и до 4 градусов после верхней точки. На полной нагрузке угол зажигания должен быть в пределах 6-15 градусов до верхней мертвой точки. Продолжительность горения 40-60 градусов оборота коленвала. Если впрыск произошел слишком рано, то сгорание произойдет в момент, когда поршень еще поднимается. Это приведет к снижению эффективности и увеличит расход топлива. Быстрый подъем цилиндра увеличит шумность. Позднее зажигание снижает обороты и приводит к неполному сгоранию и выбросу несгоревших гидрокарбонов.

Продолжительность впрыска
В обычных двигателях количество впрыскиваемого топлива прямо пропорционально времени открытия инжектора. В дизеле впрыск варьируется в зависимости от потока топлива в зависимости от разницы давления впрыска и в камере сгорания, плотности топлива (в зависимости от температуры), динамических свойств давления топлива. Также контроль осуществляется и через открывание инжектора.
Карта впрыска
Дизельные инжектора на подают топливо в камеру сгорания за одно открытие. Они имеют несколько фаз: Первая фаза предварительного впрыска — короткий импульс, который снижает шумность и позволяет сократить выброс Nox. Основная часть топлива подается во время основной фазы впрыска, а затем происходит финальный впрыск топлива. Он необходим для сокращения вредного выхлопа путем его выжига в каталическом конвертере-накопителе, поднимает температуру выхлопного газа для регенерации фильтра взвешенных частичек. Он происходит вплоть до 180 градусов оборота коленвала. Объем впрыска колеблется в пределах 1 мм³ до 50 мм³ на полной нагрузке. Продолжительность впрыска 1-2 миллисекунды.
Описание системы
В отличие от традиционных дизельных двигателей, которые управляются блоком управления, common rail подает топливо на форсунки через накопительную рампу, поэтому они похожи на бензиновые двигатели. Поскольку разделены функция образования высокого давления и функция впрыска, системы common rail могут подавать топливо в широком диапазоне угла зажигания и уровня давления.
Диаграмма показывает простую систему common rail. Механический насос(1) создает давление, которое подает топливо в рампу(3). Клапан контроля потока топлива(4) поддерживает давление на уровне, которое задано блоком управления(8). Рампа подает топливо на инжектора(5). Датчики информируют ЭБУ о достигнутом давлении(2), скорости двигателя(9), положении распредвала(10), уходе педали акселератора(11), давлении надува(12), температуре впускного воздуха(13), температуре охлаждающей жидкости(14). Позиции 6 и 7 — топливный фильтр и топливный бак. Более сложные системы используют дополнительные датчики: cкорости, внешней температуры, широкополосный кислородный датчик, датчик разницы давления (определяет засорение катализатора или фильтра частичек в выхлопе). На диаграмме не указаны свечи накаливания. Они используются, только если внешняя температура падает ниже 0 градусов. Блок управления может контролировать давления турбины, рециркуляцию выхлопного газа и заслонки впускного коллектора.
Компоненты cистемы common rail
Высокое давление до 2000 бар создается насосом ТНВД. Насос приводится в движение коленвалом обычно представляет собой радиально расположенные цилиндры как показано на рисунке. Насос смазывается топливом и потребляет 3,8Ватт мощности. Поэтому поток топлива может различаться в зависимости от нагрузки на двигатель, а каждый поршень насоса может выключаться. Это возможно с помощью соленоида, который держит клапан поршня в открытом состоянии. Однако, когда один из поршней выключается, подача топлива становится более неустойчива, чем когда работают все три цилиндра.
Клапан контроля давления

Клапан контроля давления представляет собой соленоидный клапан, которых охлаждается топливом. Степень открытия клапана регулируется шириной импульса на частоте 1KHz. Если клапан не активирован, внутренняя пружина держит давление на уровне 100Бар. Если клапан активирован, то сила электромагнита давит на пружину и клапан закрывается, давление увеличивается. Этот клапан также играет роль механического демпфера, который смягчает импульсы высокого давления, когда на насосе ТНВД работает менее трех поршней.
Рампа
Рампа направляет топливо к инжекторам. Она довольно массивна, чтобы внутреннее аккумулированное давление было независимо от открытия инжекторов. На раме устанавливается датчик давления, который предохраняет от излишне высокого давления, которое может быть опасно, а также перепускной клапан сброса давления.
Инжектора

Внешне инжектора похожи на стандартные инжектора от бензинового двигателя, но они сильно отличаются внутри. На рисунке изображен такой инжектор. Для работы инжекторов используется гидравлическая система, поскольку они работают под большим давлением. Обмотка соленоида контролирует не иглу открытия, а движение небольшого шарика, который регулирует поток топлива от контрольной камеры внутри всего корпуса инжектора. Продолжительность жизни инжектора в системах common rail это очень важный фактор. Bosch определяет ее как 1 млн. открытий и закрытий.
Однако, как работает система common rail?

Для этого необходимы следующие компоненты:
⋅ Очень высокое давление (до 2000 бар)
⋅ Изменение количества впрыскиваемого топлива, контроль давления во впускном коллекторе, и начала впрыска.
⋅ Предварительная и финальная стадии впрыска
⋅ Температурный режим смеси воздух/топливо в момент пуска
⋅ Контроль холостого хода в зависимости от нагрузки двигателя
⋅ Точность в течение всего цикла впрыска

Читайте также:  Двигатель умз 4216 стучит

• Пуск двигателя
Количество впрыскиваемого топлива и начало синхронизации впрыска, необходимого для пуска определяются по температуре двигателя и скорости вращения коленвала на пуске. Специальные программы используются для очень холодной температуры и для высокогорья. Иногда турбина может отключаться, поскольку ее вращение, даже небольшое, может затребовать мощность, которой не хватит для пуска.
• Движение
В условиях нормального движения, количество впрыскиваемого топлива определяется по датчику положения педали акселератора, скорости двигателя, температуре топлива и впускного воздуха. Однако могут использоваться и другие факторы и карты впрыска, которые принимают в расчет лимиты по выхлопу, дымность, механический перегруз и перегрев (включая смоделированную и реальную температуру выхлопного газа, масла охлаждения, турбины и инжекторов). Начало контроля впрыска — это функция скорости двигателя, количества впрыскиваемого топлива, температуры двигателя и внешнего давления.

Настройка холостого хода зависит от температуры двигателя, напряжения АКБ, работы кондиционера. Холостой ход – функция закрытого цикла, где ЭБУ мониторит реальную скорость двигателя и продолжает регулировать подачу топлива до тех пор, пока не будет достигнут заданный уровень.
• Лимит Оборотов
В отличие от бензинового двигателя, где подача топлива перекрывается как только обороты достигают заданного максимума, в дизеле система управления сокращает подачу топлива по мере возрастания оборотов двигателя и приближения к пику. При достижении максимума оборотов количество подаваемого топлива равно нулю.
• Демпфирование
Резкие неожиданные изменения в оборотах двигателя могут привести к нестабильной работе и прерывистому движению автомобиля. Для этого используется активное подавление нестабильности. Существуют два подхода. Во-первых, отфильтровываются любые неожиданные движения педали акселератора. Во вторых, ЭБУ определяет нестабильность и активно компенсирует его путем увеличения количества впрыскиваемого топлива, когда двигатель снижает скорость и и уменьшает подачу, когда скорость увеличивается.
• Контроль мягкой работы

Поскольку механически цилиндры отличаются, вклад каждого цилиндра во вращение разный. Разница может выражаться в резкости хода и повышенному выхлопу. Система контроля мягкости хода измеряет разницу в скорости двигателя и определяет ее разницу. Она сравнивает скорость сразу после впрыска со средней скоростью двигателя. Если скорость падает, то в этот цилиндр увеличивается подача топлива. Если скорость увеличивается, то подача топлива в конкретный цилиндр сокращается.
• Контроль датчика Кислорода закрытого цикла
Как и в бензиновом двигателе, дизель использует контроль замкнутого цикла кислородный датчика. Однако в дизелях широкополосный кислородник используется для расчета смеси 60:1. Такой датчик состоит из комбинации ячеек Нернста продольного гальванотермомагнитный эффекта и кислородного насоса. Поскольку датчик производит сигнал по мере концентрации давления выхлопного газа и концентрации кислорода, он может быть компенсирован за счет разницы давления выхлопного газа. Сигнал меняется по мере времени работы и для компенсации используется сравнение измеренной концентрации кислорода в выхлопе и расчетной величины сигнала датчика, когда он чувствует воздух. Компенсация используется на максимальных нагрузках двигателя. Если есть разница, то применяется обедняющая коррекция. Управление по замкнутому циклу используется для короткосрочной и долгосрочной адаптации бедной смеси. Это особенно важно для лимитирования дыма, когда количество измеренного в газе кислорода сравнивается с заданной по карте впрыска величиной. Обратный сигнал датчика также используется для определения достижения эффекта рециркуляции.
• Контроль давления топлива и его потока
Давление в рампе регулируется по замкнутому циклу. Датчик давления на рампе контролирует давление в режиме реального времени и ЭБУ поддерживает его желаемый уровень путем изменения широтной модуляции клапана контроля давления топлива. На высоких скоростях двигателя, когда требуется меньше топлива, ЭБУ выключает один из поршней насоса высокого давления. Это снижает температуру топлива и механическую нагрузки на насос.

Читайте также:  Мерседес внедорожник объем двигателя

• Другие Контрольные Сигналы
В дополнение к вышеуказанному контроль дизельной системы Common Rail включает следующие элементы:
⋅ Свечи накаливания для пуска в условиях температуры ниже нуля
⋅ Свечи накаливания, которые подогревают охлаждающую жидкость в холодных условиях
⋅ Специальные заслонки для впускного воздуха, которые создают турбулентность воздуха во время его входа в камеру сгорания
⋅ Управление давления в турбине
⋅ Управление вентиляторами охлаждения

• Работа Инжекторов
Как правиле включение инжектора проходит пять фаз:
⋅ На первом этапе инжектор включается быстро путем подачи высокого тока с 100вольтового конденсатора. Максимальная сила тока ограничивается 20амперами и поддерживается на этом уровне для контроля времени открытия инжектора.
⋅ Второй этапе называется «пиковая сила тока». На нем сила тока для включения инжекторов передается от конденсатора на аккумулятор. Пик силы тока продолжает поддерживаться на уровне 20Ампер.
⋅ 12-ти амперный импульс для поддержки инжектора в открытом состоянии. Индуктивный всплеск генерируется сокращением силы тока через инжектор от пика к удержанию тока и направляется к конденсатору и запускает перезарядку.
⋅ Когда инжектор отключается, индуктивный пик появляется снова в сторону конденсатора.
⋅ В промежутках между фазами в сигнале инжектора появляется пик закрытия инжектора. Используемой силы тока недостаточно для открытия инжектора и индуктивные всплески используются для полной зарядки конденсатора, пока он не зарядится до 100 Вольт.

В системах с пьезогидравлическими форсунками происходит более точное дозирование очень малых доз впрыскиваемого топлива, более точно и четко реализуется начало впрыска топлива.

Источник

Что надо знать о дизелях Common Rail и когда их нужно бояться? Рассказывает специалист

Давно минули времена, когда некоторые белорусские дилеры опасались продавать на нашем рынке автомобили, оснащенные дизелями Common Rail, а для покупателя известие, что новая или подержанная машина, которую он собрался приобрести, оборудована таким дизелем, не предвещало ничего хорошего. Моторы Common Rail и впрямь перевернули с ног на голову представление о надежности и неприхотливости дизельной техники, готовой, как казалось до этого многим, безотказно ездить на всем, что горит.

По принципу работы Common Rail похож на старые системы питания: подкачивающий насос забирает топливо из бака, подает его к насосу высокого давления (ТНВД), а тот в свою очередь снабжает топливом форсунки, которые в нужные моменты времени распыляют топливо в цилиндры. Что же сделало эту систему гораздо более привередливой к топливу, чем были ее предшественники?

Читайте также:  Каталог выбора асинхронного двигателя

Чтобы выяснить, в чем заключались проблемы дизелей Common Rail и в чем они состоят сегодня, какие неприятные сюрпризы Common Rail преподносил и продолжает преподносить, каковы их причины, что должен знать и делать владелец, чтобы Common Rail прослужил как можно дольше, корреспондент abw.by беседует с Сергеем Поповичем, специалистом по топливным системам дизельного центра ООО «Автотехтрак»:

То же самое происходило и с частными автомобилями. Поясню на примере Ford Mondeo, который сейчас находится у нас в ремонте.

Лет пять, наверное, понадобилось, чтобы люди на своих ошибках поняли, что Common Rail существенно более привередливы к чистоте топлива и не прощают того, что можно было без последствий делать со старыми топливными системами.

Однако если коррозии удастся благополучно избежать, если систему защищает качественный фильтр и он вовремя будет заменен на такой же фильтр, то прослужит Common Rail столько, сколько ему отмерено производителем, и станет неисправным лишь по естественной причине из-за износа при большом пробеге.

Возможны, конечно, случайности. К примеру, мы сталкивались, когда систему выводил из строя кусочек заводского герметика, но это единичный случай.

О массовости можно говорить только в отношении прогорающих уплотнительных шайб под форсунками. Вот это действительно беда. Сажа забивает колодец форсунки, корпус форсунки перегревается, при этом выходит из строя распылитель.

А дальше очень сложное извлечение форсунок, иногда и невозможное. Если владелец услышал свистящий звук, совпадающий с тактами работы двигателя, надо немедленно ехать на сервис, пока дело не зашло далеко.

Но если соблюдать указанные условия и обойдется без случайностей, на легковых автомобилях Common Rail держится без каких-либо проблем 10 лет и даже дольше. А на дизелях для грузовой техники Common Rail рассчитан на еще большие побеги. Видимо, при изготовлении компонентов используются другие материалы. Разница существует даже внутри топливных систем одной и той же марки. Похоже, у производителей есть свои соображения, сколько система питания должна служить на легковых моделях, а сколько на грузовых.

И из особенностей той или иной системы, наличия в ней слабых мест вытекают другие проблемы. Например, если продолжить о системе Delphi на моторе Mondeo, которой мы уже коснулись, то в ней главным пострадавшим от смазки некачественно очищенным топливом является подкачивающий насос. Он находится внутри насоса высокого давления.

Теперь от грязи в топливе страдают уже форсунки. Что стружка, или, вернее, металлическая пудра, в топливе есть, нередко можно увидеть, если заглянуть в бак, куда частички пудры попадают по «обратке».

На дне бака они блестят, как звездочки на ночном небе.

Сами по себе форсунки имеют большой ресурс, но когда в дело вмешивается стружка, которую гонит подкачивающий насос, и частички ржавчины, долго форсунки не выдерживают. От износа нарушается их гидроплотность, а вслед за неисправностью форсунок начинаются проблемы с запуском, неравномерной работой, дымлением.

Наличие в смартфоне или ноутбуке диагностической программы не дает пользователю тех знаний о тонкостях и нюансах, которые свойственны системе в зависимости от ее марки, года выпуска. Диагностика ведь не заключается в считывании ошибок. Коды подразумевают определенную неисправность, но у нее может быть несколько разных источников.

Специалист с помощью диагностического оборудования, которым он располагает помимо компьютера, и собственного опыта найдет конкретную деталь, которая требует замены. И это получится дешевле, чем менять поочередно все подряд.

Когда Bosch эту систему разрабатывал, его инженеры, наверное, даже не предполагали, что через 15 с лишним лет такое с распылителями начнет происходить. И подобную проблему мы теперь наблюдаем на дизелях Mercedes. Было бы полезно, чтобы эта информация дошла до читателей. Им не помешает знать, что покупать не надо, потому что сейчас все чаще к нам приносят с «разборок» такие форсунки для проверки.

Так вот, если правильное обслуживание и эксплуатация системы позволяют избежать преждевременных выходов ее узлов из строя, то диагностика в специализированной мастерской сохранит в кошельке владельца деньги, которые он в противном случае может потратить впустую.

Вердикт ABW.BY

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector