Какие двигатели common rail

Технология Common Rail принцип работы и история эволюции технологий.

История создания системы

Когда в конце 60-х годов Робертом Хубером в Швейцарии был разработан прототип системы Common Rail. Его технология была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе. К 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 считает себя пионером в адаптации системы Common Rail к нуждам автомобилестроения. Первенство этого факта оспаривает итальянский концерн FIAT, который декларирует создание первого в мире автомобиля с прототипом дизельного двигателя с прямым впрыском в 1987 году (CHROMA TDid). В это же время итальянцы начинают работать над полностью электронным дизелем с принципом COMMON RAIL. Концепция получила название UNIJET 1900сс:

Современные же 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 концепцию и принципиальную конструкцию системы в начале 90-х годов (название проекта UNIJET), патент на нее в 1993 году был продан 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 (второе поколение системы COMMON RAIL с многоточечным впрыском MULTIJET) и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI. В 2003 FIAT применил принцип MULTIJET на самом маленьком на то время четырех-цилиндровом дизельном двигателе с объёмом 1300сс.
Двигатели Common Rail используются в энергетике, судостроении и для локомотивов. Система Cooper-Bessemer GN-8 представила модифицированную систему Common Rail, где используется гидравлический контроль.

Принцип работы

Способ 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.

В системе COMMON RAIL используются форсунки определенной конструкции. На первых поколениях применялись форсунки с электрическим соленоидным клапаном, который управляет подъёмом иглы в распылителе. По причине необходимости контроля впрыска под более высоким давлением стали применяться форсунки с пьезоэлементом. В последнее время некоторые производителеи возвращаются к технологии соленоидных форсунок, поскольку время их реакции на команды ЭБУ удалось сделать короче, их можно легко перебирать и восстанавливать, они дешевле в производстве.

Датчики
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
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.

Наши задачи

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. На страницах портала мы размещаем новости и видео с описанием разных систем и приемов ремонта форсунок, клапанов и других компонентов. Мы также проходим регулярное обучение 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 комментарии.

Что из себя представляет Common Rail сегодня

Источник

ОБЩАЯ ПЕРЕКЛАДИНА, ИЛИ НЕМНОГО ПРАВДЫ О COMMON RAIL.

Появление на дорогах нашей страны дизельных автомобилей, оснащенных системой впрыска топлива Common Rail (в первую очередь Mercedes, Alfa Romeo и Fiat, а теперь уже и относительно доступных по цене Peugeot, Citroen и Ford), породило и целый ряд насущных вопросов. А именно: надежность, особенности эксплуатации, обслуживания и ремонта этой мудреной системы впрыска. Да и вообще, покупать или не покупать? Но самостоятельно разобраться в ходящих среди автолюбителей мифах и «страшилках», правде и домыслах о «великом и ужасном» Common Rail бывает ой как непросто. Что ж, попробуем рассказать об устройстве, особенностях эксплуатации и возможных проблемах системы Common Rail вместе со специалистами СТО «Common Rail Service» ООО «Белтехнодизель».

Немного истории
— Первый прототип системы Common Rail (CR) был разработан в конце 60-х годов прошлого века швейцарским инженером Робертом Хубером. Однако, как и многим изобретениям, опередившим свое время, будущей системе впрыска предстояло «пролежать на полке» долгие 30 лет. Лишь только в середине 90-х годов доктора Шохей Ито и Масахико Мияки, работавшие в японской корпорации DENSO, смогли разработать CR для дизелей коммерческого автотранспорта. Работоспособная версия системы получила обозначение ECD-U2 и была использована на двигателях грузовиков HINO Rising Ranger. В 1995 году технология была продана другим производителям. Однако именно DENSO вошла в историю как пионер адаптации Common Rail к нуждам автомобилестроения. Примерно в то же время работы по разработке новой системы впрыска для дизелей легковых автомобилей велись общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того как инженеры концерна Fiat разработали дизайн и общую концепцию системы, новая разработка была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для дальнейшей доводки и запуска в массовое производство. Как показало время, этот шаг стал стратегической ошибкой концерна Fiat, поскольку новая технология впрыска дизельного топлива доказала не только свою жизнеспособность, но и преимущество над другими системами (лучшие экологические данные по выхлопу, меньший шум), вследствие чего получила широкое распространение на современных дизельных моторах. Однако флагман итальянского автомобилестроения в то время находился в весьма удручающем финансовом положении и не имел собственных ресурсов для самостоятельного завершения разработок и последующего создания массового продукта. Тем не менее впервые в легковом автомобилестроении система Common Rail была применена в 1997 году на дизеле 1.9 JTD итальянского Alfa Romeo 156 (а затем и на 2.4 JTD) и лишь в апреле 1998-го появилась на Mercedes-Benz C 200 CDI.

Читайте также:  Двигатель для очистителей воздуха

Как это работает
Основным отличием системы CR от других систем впрыска является то, что процессы создания высокого давления топлива и его впрыска в цилиндр разделены. Это позволяет более гибко регулировать давление, количество и момент впрыска. Также преимуществом данной системы является быстродействие и точность подачи топлива. Само же английское словосочетание Common Rail обозначает единую трубку-аккумулятор (топливную рампу или, как говорят, рейку), откуда топливо с одинаковым высоким давлением распределяется по всем цилиндрам. Подобная топливная рейка имеется и на давно привычных нам бензиновых инжекторных двигателях с электронным управлением распределенным впрыском. Однако обо всем по порядку.
Топливо из бака подается погружным электрическим топливоподкачивающим насосом (на системах СP1) или вакуумным механическим топливоподкачивающим насосом (приводимым непосредственно самим двигателем) через фильтр к ТНВД, задачей которого (совместно с регуляторами давления топлива) является только создание и поддержание необходимого давления топлива. От ТНВД топливо под высоким давлением подается в вышеупомянутый аккумулятор-рампу (Rail), из которого по коротким топливопроводам равной длины поступает к форсункам (инжекторам). Форсунки имеют электромагнитный или пьезоэлектрический (на системах CP4) управляющий клапан. Момент и продолжительность открытия клапана определяют параметры впрыска. Давление в топливной системе (200-2000 бар) регулируется регулятором давления топлива. Топливо, не использованное системой и ею же нагретое, в зависимости от своей температуры или отправляется обратно в бак через охладитель, или подается на вход топливного фильтра (если есть топливный термостат).

Использование биодизеля
«С точки зрения химии биодизель представляет собой сложный метиловый эфир кислоты жирного ряда (FAME).
Ответственность за применение биодизеля несет исключительно производитель автомобиля.
Компания Robert Bosch GmbH не дает разрешения на использование чистого биодизеля.
Компания Robert Bosch GmbH допускает добавление максимум 5% биодизеля согласно стандарту EN 14214 по дизельному топливу согласно стандарту EN 590. Смесь также должна соответствовать стандарту EN 590. Используемое в Европе биодизельное топливо должно соответствовать стандарту EN 14214.
Вследствие сниженной устойчивости биодизеля к старению (в сравнении с традиционным дизельным топливом ископаемого происхождения) длительные простои автомобиля критичны. Особенно при неблагоприятных условиях эксплуатации и неблагоприятных внешних воздействиях биодизельное топливо в автомобиле подвержено быстрому старению. При использовании биодизеля недостаточной устойчивости к старению эффективная защита компонентов системы впрыска топлива невозможна.

Возможные последствия при использовании биодизеля с недостаточной устойчивостью к старению:
— засорение топливного фильтра;
— скопления и осмоления в компонентах системы впрыска дизельного топлива;
— коррозия.
Вследствие осадков ход компонента ТНВД «исполнительный механизм количества» затрудняется, что приводит к неконтролируемым процессам регулирования, проявляющимся в эксцентричном ходе двигателя и сбоях в режимах работы».
Не менее серьезные требования предъявляются и к воздушному фильтру. Следует помнить, что это не только первичная преграда пыли и грязи для впускного тракта двигателя, но и защитник расходомера (датчика массового расхода воздуха). А если проворонить сроки замены воздушного фильтра или «попить» воды на автомобилях с низким расположением воздухозаборника при быстром проезде через лужи (фильтр размокает, рвется и начинает пропускать пыль), то «расплачиваться» придется уже расходомером воздуха (100-200$ в зависимости от модели) и, возможно, самим ДВС..

Автопроизводитель Обозначение дизелей с системой впрыска Common Rail
BMW D-двигатели
Chrysler/Dodge/Jeep CRD
Daimler CDI
Fiat/Alfa Romeo/Lancia JTD
Ford of Europe TDCi
GM: Opel/Vauxhall CDTi (DTi для Isuzu)
GM: Daewoo/Chevrolet VCDi
Honda i-CTDi
Hyundai и KIA CRDi
Mazda MZR-CD
Mitsubishi DI-D
Nissan и Renault dCi
PSA (Peugeot/Citroen) HDI или HDi
SsangYong XDi (двигатели собираются по лицензии Daimler AG)
Suzuki DDiS (совместная разработка Fiat и GM)
Toyota D-4D
Volkswagen/Audi/Skoda/SEAT Традиционное TDI
Volvo D5
Читайте также:  Зил 131 разборка двигателя

Слушал и записывал Егор АЛЕСИН, фото СТО «Common Rail Service».

Возможные проблемы и неисправности систем впрыска Common Rail конкретных автомобилей будут рассмотрены во второй части материала. Продолжение следует.

Источник

Common Rail. Дизельная сказка

Техническое решение, известное более полувека, за последние полтора десятка лет перевернуло представление об автомобильном дизеле

Техническое решение, известное более полувека, за последние полтора десятка лет перевернуло представление об автомобильном дизеле

Германия не имеет собственной нефти. Неудивительно, что немецкий инженер Рудольф Дизель пытался найти альтернативный вид топлива. Изначально предполагалось, что таковым может послужить горючая (и даже взрывоопасная) угольная пыль. Но процесс подготовки рабочей смеси с воздухом получился слишком сложным, мотор на угольной пыли работать категорически не хотел. Зато на тяжелых фракциях нефти он, по тогдашним меркам, работал вполне прилично. 1895 год официально считается годом изобретения дизельного двигателя. Примечательно, что первые серийные моторы были турбодизелями: рабочий процесс требовал подачи сжатого воздуха. Конструкция получалась громоздкой и массивной. Тем не менее новый силовой агрегат тут же нашел применение на водном транспорте, в нарождающейся электроэнергетике и, несколько ограниченно, в грузовом автомобилестроении. Для легковых машин он был слишком тяжел.

Первая «дизельная революция» свершилась в 20-е годы ХХ века. Другой немецкий инженер, Роберт Бош, в 1923 году разработал несколько конструкций форсунок для впрыска тяжелого нефтяного топлива, а в 1927 г. — и собственный двигатель с воспламенением от сжатия, т. е. дизель по-нашему. Применение миниатюрного топливного насоса высокого давления позволило отказаться от здоровенных воздушных компрессоров.

Топливный фильтр Delpfi

Создаваемое инженерами давление в 1,5—2,5 атм сегодня сложно назвать высоким, тем не менее его хватало, чтобы подавать к механическим форсункам топливо без воздушных пузырей.

В те годы, вероятно, и сложилось представление о дизельной топливной аппаратуре, как о чем-то высокоточном и очень капризном. В силу особенностей применявшихся тогда конструкций перед запуском требовался предварительный прогрев двигателя горячим воздухом, для синхронизации зажигания все трубки, идущие от ТНВД к форсункам, должны были иметь одинаковую длину и нормированные радиусы загиба. До пусковых свечей накаливания тогда еще не додумались. От моторов тех времен, как пример технологической сложности, нам остались только высокие требования к точности изготовления плунжерных пар насосов. Остальные диковинки ушли в прошлое, правда, уступив место некоторым новым, о которых разговор позже.

С появлением насосов высокого давления системы впрыска дизеля разделились на два типа. На долгие годы главенствующей в автомобильной промышленности стала насосная система. Каждая секция плунжерного насоса связана со своей форсункой, управляемой механически, гидравлически или гидромеханически. В последние десятилетия появились форсунки с электромагнитным и электрогидравлическим приводом клапана, позволяющие применять электронное управление двигателем.

Топливный насос высокого давления

Второй тип — аккумуляторная система, в которой работа насоса и форсунок не синхронизируется. Насос (или насосы) даже может иметь отдельный, независимый от двигателя привод. Насос подает топливо в аккумулятор, в котором поддерживается постоянное высокое давление. Из аккумулятора топливо под давлением подается в форсунки той или иной конструкции. Очевидно, такая система была сложнее, а ее неоспоримые достоинства остались невостребованными на протяжении десятилетий. Отметим, что с довоенных времен ничего принципиально нового в рабочий процесс дизеля внесено не было.

Тем не менее очередная революция имела место. Имя ей — Common Rail, т. е. «общая магистраль». Суть событий свелась к использованию хорошо известной аккумуляторной системы, но на более высоком технологическом уровне.

Бытует мнение, что Common Rail — изобретение Robert Bosch AG. На деле все значительно сложнее. Первый прототип системы был создан еще в 60-е годы в Швейцарии, но дальше дело не пошло из-за отсутствия электроники управления соответствующего уровня.

Затем, уже в начале девяностых об аккумуляторной системе вспомнили инженеры японской корпорации Denso. Созданная ими система ECD-U2 устанавливалась на грузовики Hino Rising Ranger. Правда, японцы недооценили перспективы своего детища и в 1995 продали технологию другим автопроизводителям. Тем не менее лавры первооткрывателя Common Rail для автомобиле­строения принадлежат им по праву.

Наибольший вклад в развитие системы внесли инженеры из Magnetti Marelli, Elasis и исследовательского центра Fiat. В 1997 году Common Rail появляется сначала на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и лишь затем на Mercedes-Benz C 220 CDI. Можно сказать, что именно Fiat выдал Common Rail путевку в жизнь, но итальянский концерн переживал в тот период серьезные трудности, и практически готовая технология была продана компании Robert Bosch.

Система Common Rail

Особо горевать итальянцы не стали и, по мере улучшения финансового положения, продолжили разработку дизельной темы. В первом десятилетии XXI века их дизели признаются лучшими, а отдельные технические решения находят применение за пределами системы питания дизеля. Так, например, система регулирования фаз газораспределения MultiAir базируется на дизельных форсунках и соответствующей управляющей электронике.

Сегодня 90% систем Common Rail выпускают четыре крупнейших производителя автомобильных комплектующих — Bosch, Delphi, Denso и Siemens.

Внедрение системы наряду с турбонаддувом — краеугольный камень популярной сегодня идеологии даунсайзинга, т. е. замены мотора большого литража на меньший по размерам и весу, но равный или превосходящий по мощности и крутящему моменту. Большая заслуга системы и в небывалом росте спроса на дизельные автомобили. Даже традиционно бензиновая Америка, похоже, не устоит. В ее жесткие экологические нормативы новые «чистые» дизели укладываются с легкостью.

Volkswagen, долгие годы пестовавший другое дизельное направление — насос-форсунки PD Diesel, полностью от них отказался и ставит Common Rail и на Audi Q7, и на VW Polo. Кстати, во многом благодаря системе этот автомобиль с литровым мотором часто именуют трехлитровым: в ходе рекордного заезда он израсходовал меньше 3 л на 100 км.

Читайте также:  Двигатель калина грн в

Система Common Rail

Японцы грозятся начать производство турбодизельного мотоцикла.

Что же изменилось в старой доброй аккумуляторной системе впрыска? Чем объясняется резкий рост ее популярности?

Последней революцией было введение электронного управления моментом и продолжительностью (объемом) впрыска. Дальше пошла «эволюция», сводящаяся к совершенствованию отдельных компонентов и программного обеспечения и росту давления в аккумуляторе, доходящего до 2000 бар. Ставшее действительно высоким давление потребовало поиска новых материалов и конструкций, но принципиальных изменений в последние годы не было. Нет их и сейчас. Похоже, что не будет и в ближайшем будущем.

Дизель экономичнее бензинового двигателя, дешевле и дизельное топливо. Он имеет более высокий крутящий момент, притом в широком диапазоне скоростей вращения коленвала. Турбонаддув и аккумуляторный впрыск победили «вялость» и шумность атмосферного дизеля. Технические ухищрения вроде впрыска мочевины (AdBlue) и сажевого фильтра позволили снизить экологическую нагрузку. Уменьшивший расход топлива даунсайзинг помогает решить и проблему парниковых выбросов СО2. Дизельный двигатель выгоден всем: и конечному потребителю, и обществу, и автопроизводителю.
Не любят его только на автосервисе. На первый взгляд это кажется странным. Для выявления абсолютного большинства неисправностей достаточно иметь электронный сканер и механический диагностический набор. Купить их может любой успешный автослесарь. Срок окупаемости — месяцы. Более дорогое современное оборудование обещает и больший доход.

Аккумуляторная топливная система

Разруха, увы, в головах. Сервисмены со стажем о дизельных двигателях для легковых автомобилей слыхом не слыхивали. Постсоветский развал системы профессионального образования, проходивший на фоне безудержного роста автомобильного парка, специалистов стране не добавил. В условиях дефицита услуг автосервис может выбирать из них самые для себя выгодные и нехлопотные.

Хотя ремонт топливной аппаратуры сводится к примитивному алгоритму «снять-поставить», требования к состоянию самого помещения и порядка в нем чрезвычайно высоки. При обращении с некоторыми новыми деталями «испачкать» означает «уничтожить». Зачем людям лишние хлопоты, если можно хорошо жить и без них.

Есть и надежда, что по мере дизелизации отечественного парка механиков-дизелистов станет больше: катастрофический дефицит сулит хорошую прибыль. Но объективных предпосылок для этого пока не видно.

Made in Japan

«Вновь изобретенная» в 1995 году в Японии система пользуется наибольшей популярностью в Западной Европе. Но вклад крупнейшего в мире поставщика комплектующих для автопрома, коим сегодня является Denso, этим нововведением не ограничился.

В 2002 году инженеры компании представили систему Common Rail с рекордным в то время рабочим давлением 180 МРа (1800 бар) при пятикратном многоточечном впрыске за такт. В 2008 году давление довели до 200 МРа (2000 бар). Система впрыска производится на заводах Denso в Венгрии, Таиланде и Японии.

С 2003 года компания производит сажевые фильтры из кордиерита (cordierite). В отличие от других конструкций такие фильтры имеют меньший вес и создают меньшее сопротивление потоку выхлопных газов, обеспечивая улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и снижение содержания сажевых частиц в выхлопе.

Такие фильтры, помогающие уложиться в нормы Euro 5, с 2007 года производятся на СП Denso и Bosch в польском Вроцлаве.

Обсуждение Отменить

2 комментария

Западногерманские коллеги всегда поражаются противоречию между продуктами обратной серии, такими как Trabi & Co, с одной стороны, и инновационными прототипами, с другой, в индустрии ГДР. Вот два примера из истории IFA: 16 мая 1985 года был особенным днем ​​для автомобильной техники ГДР. Первый в мире автомобиль с дизельным двигателем с общей топливной рампой начал свой первый рейс в Карл-Маркс-Штадт. Это был дизельный двигатель MN 106 из Нордхаузена, оснащенный этой системой CR в грузовике W50, первым в мире двигателем, который вышел на дорогу. Любой, кто владеет дизельным автомобилем с более новой датой производства, знает, что «Common Rail» обозначает самую современную дизельную технологию, которая была внедрена на рынке только за последние 10 лет. (Фото 36)

Именно благодаря дальновидности Гюнтера Каспари, главного конструктора на моторном заводе IFA и главного инженера Зигфрида Грюнерта из WTZ Karl-Marx-Stadt, в WTZ было заказано исследование по разработке системы электронного впрыска для двигателя Nordhausen MN 106. Д — р Инженер Клаус Маттис в качестве предметного менеджера был настоящим удачей. Согласно исследованию, первые испытания начались с 1-цилиндрового испытательного двигателя, а затем были перенесены системы CR на 6-цилиндровый двигатель MN 106. Слово «common rail» было в то время в значительной степени неизвестным, и англицизмы в ГДР все равно были нежелательны. Поэтому они сначала договорились о названии EDES(Электронная система впрыска дизеля). Наконец, в 1985 году, при участии третьего партнера, автомобильного завода IFA в Людвигсфельде, был сделан главный вывод: дорожные испытания MN 106 CR протяженностью 17 000 км с лучшими результатами, среди прочего, с точки зрения расхода топлива и выбросов выхлопных газов.

Дизельный двигатель Common Rail (Фото: Музей IFA)

Рисунок 36: MN 106 CR дизельный двигатель Common Rail

Клаус Маттис и его коллеги зарегистрировали 24 патента для системы IFA Common Rail. К сожалению, это успешное развитие пришлось остановить в 1986 году. Еще раз было сказано: валюты для необходимого производственного оборудования отсутствуют. К счастью, Клаус Маттис спас мотор Нордхаузен MN106 CR от сдачи на слом после поворота. Этот драгоценный экспонат был наилучшим образом отреставрирован музеем Цвиккау Хорк и экспонировался в Промышленном музее в Хемнице до марта 2014 года. Мы являемся коллегами из Музея Августа Хорьха и, в частности, доктора Мэттис благодарен, что теперь мы можем представить это свидетельство об изобретательской работе IFA в музее Nordhausen IFA.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector