Тнвд common rail: Диагностика и ремонт ТНВД системы Common Rail

Ремонт ТНВД — Бош Дизель Сервис

Ремонт ТНВД – это, как правило, одна из самых сложных и ответственных операций при техническом обслуживании топливной аппаратуры дизельных двигателей. Наша компания предлагает вам комплекс услуг по техническому обслуживанию и ремонту ТНВД CommonRail (CR)

Наше предприятие может предложить Вам услуги по проверке, частичному и полному ремонту, настройке и регулировке ТНВД любого типа и фирмы-производителя. Все работы выполняются на самом современном оборудовании, с использованием оригинальных запасных частей и только по технологии фирмы-производителя ТНВД.

Диагностика и ремонт ТНВД и форсунок осуществляется с применением специального современного оборудования и инструментов, а также высококачественных запасных частей и деталей.

Если Вам необходим ремонт форсунок или ТНВД, то Вы можете узнать стоимость ремонта по номеру изделия. Подробнее

Диагностика и ремонт дизельного ТНВД, а также ремонт форсунок ТНВД, как правило, проводится с частичной разборкой насоса и топливной системы, поэтому предпочтительной является доставка автомобиля в автосервис, а не отдельно снятого насоса.

Ремонт ТНВД – достаточно сложный процесс, который невозможно провести без специалистов высокой квалификации и специального оборудования.

Стоимость ремонта ТНВД в целом включает в себя стоимость диагностики всей системы питания, без которой порой невозможно установить причину поломки, и цены на ремонт ТНВД непосредственно.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) является важнейшим агрегатом топливной системы дизельного двигателя, её «сердцем». Топливные системы дизелей принято делить на ТС непосредственного действия и аккумуляторные (Common Rail). В первых топливо от плунжера ТНВД подается, через топливопровод в форсунку.

Топливные системы дизелей принято делить на ТС непосредственного действия и аккумуляторные (CommonRail). В первых топливо от плунжера ТНВД подается, через топливопровод в форсунку. В системах CommonRailТНВД нагнетает топливо в аккумулятор большой или малой ёмкости, и далее в распылитель форсунки. Так же все топливные системы можно определить, как разделенные (насос – топливопровод – форсунка) и неразделенные (насос – форсунка). В настоящее время в автотракторных дизелях применяются в основном системы с насос – форсунками и Common Rail, все больше вытесняя разделенные топливные системы непосредственного действия.

Наша компания предлагает вам комплекс услуг по техническому обслуживанию и ремонту ТНВД следующих типов:

Диагностика и ремонт ТНВД Common Rail (CR) фирмы R. Bosch

Диагностика и ремонт ТНВД CR Bosch тип CP1 и CP1H

Первое поколение ТНВД для быстроходных дизелей, оснащенных системой впрыска Common Rail, разработанной в 1997 году. Такие насосы устанавливаются на легковые автомобили европейских и азиатских производителей, а также на легкий коммерческий транспорт. Топливными системами с такими ТНВД оборудованы такие популярные автомобили, как

Диагностика и ремонт ТНВД CR Bosch тип CP2

Такие ТНВД применяются в основном на тяжелом грузовом транспорте. Отличаются высокой производительностью и надежностью. Максимальное давление, создаваемое в аккумуляторе (рампе) топливной системы, достигает 2000 бар.

Диагностика и ремонт ТНВД CR Bosch тип CP3

ТНВД CP3 получили самое широкое распространение и устанавливаются на легковые, коммерческие и грузовые автомобили. Также такие насосы нашли своё применение в судовой, сельскохозяйственной, строительной и другой специальной технике. От предыдущего поколения данный ТНВД отличается повышенной работоспособность привода плунжеров, использованием автоматических впускных клапанов, компоновкой совместно с подкачивающим шестеренным насосом, регулированием производительности с помощью дозирующего устройства, установленного на стороне всасывания, что обеспечивает высокий КПД. ТНВД типа

Только у нас!!! Диагностика и ремонт ТНВД CR Bosch тип CP4

Ужесточение норм токсичности и стратегия уменьшения физических размеров агрегатов с увеличением их мощности привели к тому, что в 2007 году появилось новое поколение ТНВД BOSCH CP4. Основные отличительные особенности — уменьшение физического размера и возможность развивать максимальное давление в рампе до 2000 бар.

Диагностика и ремонт ТНВД Common Rail фирмы Delphi

Наша компания предлагает вам услуги по проверке и ремонту всех модификаций ТНВД Common Rail Delphiтипов DFP 1, DFP 3, DFP 6. Такими насосами оборудовано множество популярных в нашей стране автомобилей. Например все машины с дизелем K9K 1,5 dCi (Nissan, Renault, Suzuki), Mercedes-Benz с мотором

Диагностика и ремонт ТНВД Common Rail фирмы Denso

Топливные системы с такими ТНВД применяются, в основном, на легковых и грузовых автомобилях японского производства. Однако  топливными насосами Denso также оснащены коммерческий GAZ Валдай или, например, спецтехника Volvo.

Диагностика и ремонт ТНВД Common Rail фирмы Siemens (VDO)

Немецкий концерн SIEMENS начал работу над системой управления COMMONRAIL в начале 90-х годов и к концу тысячелетия первым разработал технологию прямого впрыска дизеля с помощью пьезофорсунок.

Несмотря на давно освоенную нами технологию проверки и ремонта данных ТНВД, не всегда удается точно и в срок подобрать к ним запасные части и ремкомплекты. Поэтому просьба к вам заранее узнавать в отделе продаж (ссылка) о наличии запчастей на нашем складе.

Устройство и принцип работы системы Common Rail

Система питания

Схема и детали системы:

Высокое давление 230-1800 бар..

Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали..

1 Подкачивающий топливный насос.
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.

2 Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева.
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.

3 Дополнительный топливный насос
Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.

4 Сетчатый фильтр
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.

5 Датчик температуры топлива
Измеряет текущую температуру топлива.

6 Насос высокого давления (ТНВД)
Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.

7 Клапан дозирования топлива
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.

8 Регулятор давления топлива
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.

9 Аккумулятор давления (топливная рампа) 
Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.

10 Датчик давления топлива
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.

11 Редукционный клапан
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.

12 Форсунки

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы
(аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.

В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе)
и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам.
Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.

Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.

Форсунки

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.

Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

• короткое время переключения
• возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта
• точность дозировки впрыска

Работа пьезофорсунки Common Rail

Процесс впрыска

Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент
времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.

ТНВД

Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления.
Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.

Схематическое представление насоса высокого давления

Записаться на диаогнстику системы Common Rail

Компоненты системы common rail — Denso

Дизельные компоненты DENSO обеспечивают стабильную подачу топлива высокого давления в точном количестве и в точное время.

Типы

Компания DENSO поставляет следующие компоненты:

• ТНВД типов HP2, HP3, HP4
• Форсунки common rail
• Электро-магнитные клапаны для ТНВД типов HP2,HP3,HP4

Насосы ТНВД

Насосы ТНВД для систем common rail разработаны в соответствии со строгими требованиями по ограничению вредных выбросов в атмосферу. Дизельная система common rail состоит топливного насоса высокого давления, топливной рампы, форсунок с электронным управлением, различных датчиков для наблюдения за текущими параметрами двигателя и блока управления всеми этими устройствами. Насос ТНВД приводится в движение двигателем и подает топливо под высоким давление в топливную рампу. На топливной рампе смонтированы форсунки, по одной на каждый цилиндр двигателя, которые подают топливо в камеру сгорания.

Дизельные инновации DENSO

Находясь на острие дизельных технологий, научно-исследовательские подразделения DENSO позволяют разрабатывать и выпускать все более эффективные, мощные и надежные дизельные двигатели с низким уровнем загрязнения окружающей среды. 

Наши достижения:

• 1995: DENSO разработала первую в мире дизельную систему сommon rail
• 2002: DENSO представила первую в мире дизельную систему сommon rail с давлением впрыска 1800 бар
• 2005: DENSO представила первую в мире дизельную систему сommon rail с давлением впрыска 1800 бар и пьезоэлектрическими высокоточными форсунками, которые обеспечивают лучшие характеристики сгорания, экономичности и безопасности для дизельных двигателей

Что такое топливная система авто Common Rail

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ. Расскажем что такое «коммон рейл», её устройство и принцип работы.

Что это такое

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

Принцип работы

Устройство. Из чего состоит

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

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.

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 рампе 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.

Благодаря высокой точности электронного управления и повышенному давлению впрыска, сгорание топлива в моторе происходит с максимальной отдачей. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопа. Common Rail повлёк развитие дизелей, т.к. экологические нормы по токсичности повышаются и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя с системой питания Common Rail.

Система впрыска Common Rail

Агрегаты системы Common Rail

Топливный насос высокого давления — ТНВД

Основной функцией топливного насоса высокого давления (ТНВД) является обеспечение подачи топлива к форсункам под необходимым давлением на любых режимах работы двигателя. Система питания Common Rail в этом плане имеет некоторое отличие – здесь ТНВД необходим для создания резерва топлива и быстрого повышения давления в топливном аккумуляторе (рампе) до 200 бар.

В аккумуляторных системах легковых автомобилей чаще всего используется радиальный плунжерный ТНВД, который создает высокое давление топлива независимо от величины цикловой подачи (см. рисунки 1-4).
ТНВД приводится в действие двигателем через муфту, шестерню, цепь или зубчатый ремень.

Смазка деталей ТНВД осуществляется проходящим через него дизельным топливом.
Величина подачи топлива к аккумулятору высокого давления (рампе) пропорциональна частоте вращения вала привода ТНВД, которая, в свою очередь, непосредственно зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Соотношение частот вращения валов к двигателю устанавливается при адаптации системы впрыска.
Передаточное отношение между приводным валом ТНВД и коленчатым валом подбирается таким образом, чтобы избыток подаваемого топлива был невелик, но в режиме полной нагрузки полностью удовлетворялась потребность двигателя в горючем. Возможные значения этого передаточного отношения составляют 1:2 и 2:3.

Рис. 1. Общее устройство ТНВД системы Common Rail

Принцип работы плунжерного ТНВД достаточно простой. В корпусе насоса расположены три плунжерных секции 3, радиально размещенные по окружности через 120° (рис. 4). Плунжеры перемещаются в цилиндрических гильзах эксцентриковым валом и возвратной пружиной, при этом в надплунжерную полость через впускной клапан всасывается порция топлива, а при рабочем ходе плунжера она вытесняется через выпускной клапан под давлением в магистраль, ведущую в рампу.

Три рабочих хода каждого плунжера за один оборот вала ТНВД позволяют обеспечить незначительную и равномерную нагрузку на вал привода с эксцентриковыми кулачками. Привод такого ТНВД создает относительно низкий момент сопротивления, не превышающий 16 Нм.
Необходимая для привода ТНВД мощность возрастает пропорционально потребной частоте вращения вала привода насоса и давлению топлива в аккумуляторе высокого давления (рампе).
Так, например, на дизеле рабочим объемом 2,0 л ТНВД (при механическом КПД около 90%) потребляет мощность порядка 3,8 кВт при номинальной частоте вращения коленчатого вала и давлении 1330 бар в аккумуляторе высокого давления.
Из-за утечек, расхода на управление форсунками и обратного слива топлива через клапан регулирования давления требуется дополнительная мощность.

Рис. 2. Поперечный разрез ТНВД системы питания Common Rail

Топливо к ТНВД подается топливоподкачивающим насосом через фильтр с влагоотделителем. Пройдя через дроссельное отверстие защитного клапана 14 (рис. 3), топливо, используемое также для смазки и охлаждения деталей ТНВД, движется к плунжерам по системе каналов. Вал 1 привода с эксцентриковыми кулачками 2 одновременно заставляет поступательно двигаться все три плунжера 3.

Топливоподкачивающий насос создает давление подачи, превышающее величину, на которую рассчитан защитный клапан (от 0,5 до 1,5 бар). Последний открывает перепускной канал 15, по которому топливо через впускной клапан 5 поступает в камеру 4 над плунжером, движущимся вниз (то есть совершающим впуск) под действием возвратной пружины.

Рис. 3. ТНВД системы впрыска Common Rail (схема, продольный разрез):
1 — Вал привода; 2 — Эксцентриковый кулачок; 3 — Плунжер с гильзой; 4 — Камера над плунжером; 5 — Впускной клапан; 6 — Электромагнитный клапан отключения плунжерной секции; 7 — Выпускной клапан; 8 — Уплотнение; 9 — Штуцер магистрали ведущей к аккумулятору высокого давления; 10 — Клапан регулирования давления; 11 — Шариковый клапан; 12 — Магистраль обратного слива топлива; 13 — Магистраль подачи топлива в ТНВД; 14 — Защитный клапан с дроссельным отверстием; 15 — Перепускной канал низкого давления

Рис. 4. ТНВД системы впрыска Common Rail (схема, поперечный разрез):
1 — Вал привода; 2 — Эксцентриковый кулачок; 3 — Плунжер с втулкой; 4 — Впускной клапан; 5 — Выпускной клапан; 6 — Подача топлива

Так как ТНВД рассчитан на большую величину подачи, на холостом ходу и при частичных нагрузках в рампе возникает избыток топлива, поступающего сюда под все возрастающим давлением. Когда давление в рампе достигает требуемой величины, открывается клапан регулирования давления и топливо возвращается в топливный бак по магистрали обратного слива.
Поскольку сжимаемое насосом высокого давления топливо сильно нагревается, то под влиянием температуры сливаемых через обратную магистраль излишков температура топлива в баке постепенно повышается. Соответственно снижается КПД системы.

Чтобы избежать негативных последствий чрезмерной подачи топлива в рампу при неполной нагрузке на двигатель, одна или две плунжерные секции могут отключаться электромагнитным клапаном 6. Отключение секции осуществляется встроенным в якорь клапана штифтом, который нажимает на впускной клапан 5, удерживая его в открытом положении.

Поступившее в надплунжерное пространство топливо не сжимается во время хода подачи, повышения давления не происходит, выпускной клапан не открывается. Соответственно топливо не поступает в контур высокого давления, а возвращается в контур низкого давления.
Таким образом, при работе двигателя на холостом ходу и частичных нагрузках, отключение одной из плунжерных секций позволяет регулировать производительность ТНВД.

***

Форсунки Common Rail

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Топливная система Сommon Rail: принцип работы впрыска, двигателя

Система Сommon Rail стала огромным шагом вперед в развитии дизельных двигателей. Рассмотрим принцип работы системы впрыска, а также преимущества и недостатки двигателей с Коммон рейл.

Принципиальное отличие

В отличие от системы распределительного типа, где форсунки открываются при определенном давлении и впрыскивают строго отведенную ТНВД порцию топлива, Сommon Rail предполагает подачу дизельного горючего ко всем форсункам от общего аккумулятора – топливной рамы (common rail с англ. – общая магистраль). Основная роль ТНВД – нагнетание горючего под высоким давлением в топливную рампу, тогда как за впрыск топлива отвечает ЭБУ двигателя. Момент начала впрыска, количество подаваемого топлива и количество впрысков за цикл регулируется моментом и временем открытия форсунок.

Устройство

Желтым цветом показан контур низкого давления, красным – контур высокого давления, коричневым – обратный слив топлива в бак.

1. Топливоподкачивающий насос.
2. Топливный фильтр.
3. Топливный насос высокого давления.
4. Клапан дозировки.
5. Датчик давлений топлива в рампе.
6. Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
7. Регулятор давления (контрольный клапан).
8. Инжекторы.

Расширенная схема системы питания позволяет понять, какие датчики, исполнительные механизмы и агрегаты задействованы в работе двигателя с системой впрыска Сommon Rail.

Сommon Rail в действии

Топливный насос низкого давления (его роль может выполнять подкачивающая секция, расположенная в корпусе ТНВД либо электрический насос в топливном баке) подает топливо под давлением 2,6-7 бар к ТНВД, в котором и происходит нагнетание давления топлива. При прокрутке двигателя стартером ТНВД способен создавать давление 500-600 бар. После запуска двигателя эта величина вырастает до 1300-2000 бар.

В рейке постоянно поддерживается оптимальное давление, величина которого контролируется с помощью датчика давления, лишнее топливо сбрасывается регулятором в магистраль обратного слива. Регулятор может располагаться в топливной рейке либо в корпусе ТНВД. Дополнительно в рейке может быть вмонтирован клапан экстренного сброса топлива, предотвращающий разрыв рейки в случае нештатной ситуации. Также для более точной работы в некоторых системах в топливную рампу вмонтирован датчик температуры топлива. В некоторых вариантах системы можно встретить отдельную форсунку, использующуюся для увеличения дозировки топлива и прожига сажевого фильтра, в других системах работа двигателя в режиме прожига достигается изменением ЭБУ момента впрыска и количества подаваемого в цилиндры дизеля.

Форсунки

Под давлением топливо подается к форсункам, которые могут быть 2 видов.

• Электрогидравлические. Представляют собой обычные электромагнитные форсунки, поднятие иглы распылителя и подача топлива в которых осуществляется после подачи напряжения на электромагнитный клапан. Электромагнитные форсунки очень надежные и имеют высокий уровень ремонтопригодности.
• Пьезоэлектрические. Пьезокристалл при подаче на него напряжение очень быстро расширяется, позволяя игле подыматься в 3-4 раза быстрее, нежели в случае с электромагнитной форсункой. Это повышает быстродействие форсунки, благодаря чему за такт можно осуществить большее количество впрыска дизеля в камеру сгорания, а также точнее отмерить подаваемую порцию горючего. Но сложность конструкции оборачивается меньшим ресурсом и трудностями в ремонте.

ТНВД

Топливная система Сommon Rail была разработана специалистами компании Bosch, которой и принадлежит основная доля рынка дизельных систем впрыска. На данный момент существует 5 генераций ТНВД Bosch системы Сommon Rail.

• СР1 – трехплунжерный ТНВД с подкачивающей секцией, расположенной в баке. Насос лишен клапана дозирование топлива, его функцию выполняет регулятор давления, вмонтированный в рейку (отличительная черта систем с СР1). Чаще всего СР1 комплектуются электромагнитными форсунками.
• СР1Н – усовершенствованный вариант СР1. Вместо подкачивающего насоса в баке, в корпус ТНВД вмонтирована механическая подкачивающая секция. Главная особенность – наличие клапана регулировки количества топлива, нагнетаемого в рейку. По сравнению с СР1, обеспечивает большое давление – 1600-1800 бар. Также большая эффективность достигается за счет возможности принудительного отключения одного из плунжеров, когда в большом количества горючего нет необходимости.
• СР2 – ТНВД, предназначенные для тяжелого коммерческого транспорта.
• СР3. Отличительная черта – количество нагнетаемого топлива регулируется не в контуре высокого давления, а еще на подходе к плунжерам путем контроля объема топлива, подаваемого к насосу. СР3 имеет механическую топливоподкачивающую секцию (варианты с электронасосами крайне редки). Двигатели с ТНВД СР3 оснащались только пьезоэлектрическими форсунками CRI 3.
• СР4. ТНВД имеет две модификации: одноплунжерный CP 4.1 (создаваемое давление – 1800 бар) и 2-плунжерный CP 4.2 (максимальное давление – 2000 бар). ТНВД имеет встроенный регулятор давления и механическую секцию низкого давления (5 бар). Большинство двигателей с СР4 оснащаются пьезофорсунками, но существуют системы и с электрогидравлическими инжекторами.

Помимо Bosch, производством компонентов и усовершенствованием системы Сommon Rail занимаются Delfi (Lukas), Densо и др.

Управление

Посредством данных, полученных от датчика положения педали газа, ЭБУ понимает желаемый водителем уровень крутящего момента. Считывая данные с ДВКВ, ДВРВ, ДМРВ, ДТОЖ, датчика наддува, датчика температуры топлива в рампе, электронный блок управления двигателем оценивает фактическую режимную нагрузку на мотор и решает, в какой момент нужно подать сигнал на форсунки и сколько топлива впрыснуть в цилиндры за цикловую подачу.

В чем секрет эффективности

Разделение цикловой подачи на такты и впрыск топлива под большим давлением – два факторы, обеспечивающие дизельным двигателям с впрыском Сommon Rail мощность, экономичность и дружелюбность к окружающей среде.

ТНВД распределительного типа с электронным управлением, не говоря уже о полностью механических насосах, подавали дизель в цилиндры большими порциями и под сравнительно малым давлением (к примеру, ТНВД Bosch VE мог выдать всего 700 бар при 2400 об/мин). Увеличение давления при распылении позволяет разбить топливо на более мелкодисперсные частицы, увеличив тем самым площадь контакта частиц дизеля с окислителем – кислородом. Чем меньше распыляемые частицы топлива, тем они быстрее нагреваются и, как следствие, эффективней сгорают. В результате мы получаем большую мощность двигателя, как так топливо сгорает практически полностью, высвобождая большее количество энергии, и меньший расход топлива. В случае с единым аккумулятором нет прямой зависимости между оборотами двигателя и давлением топлива в рампе, поэтому даже на холостых оборотах давление достаточное для качественного распыления.

Деление цикловой подачи на такты означает, что за такт впуска форсунка успевает впрыснуть топливо не один, а несколько раз (от 2 до 7 в современных системах). Различают:

• предварительный впрыск – предназначен для поднятия температуры в камере сгорания и лучшего возгорание основного впрыска, на который и приходится большая доля дизельного топлива;
• основной впрыск;
• дополнительный впрыск – может быть использован для прожига сажевого фильтра.

Разделение цикловой подачи позволяет уменьшить характерный шум работы дизельного двигателя, так как давление в камере сгорания нарастает постепенно, поэтому характерный взрыв ТПВС в камере происходит мягче. Количество впрысков определяется ЭБУ и зависит от многих параметров (режима работы двигателя, нагрузки, температуры ОЖ и т.д.).

Преимущества и недостатки

Основные достоинства дизельных ДВС с впрыском Сommon Rail:

• экономичность;
• приемистость двигателя (эластичность), мощность;
• уменьшение вибраций, шума;
• экологичность.

Как бы это странно не прозвучало, но система впрыска с топливной рейкой не имеет явных недостатков, так как назвать минусом требовательность к качеству топлива было бы неправильно. Согласитесь, что это скорее проблема АЗС и контролирующих органов, нежели системы впрыска дизельного двигателя. Отрицательными моментами могут стать лишь конструктивные особенности ТНВД, форсунки или датчиков той либо иной модели. К примеру, некоторые насосы имеют довольно мягкий алюминиевый корпус, поэтому со временем они начинают гнать стружку, появление которой чрева выходом из строя форсунок и ускоренным износом ТНВД. Также всем известно, что пьезоэлектрические форсунки имеют меньший ресурс и часто не поддаются ремонту.

При эксплуатации дизельного двигателя с системой Сommon Rail следует помнить о высоких требованиях к качеству топлива и строгом соблюдении периодичности замены фильтров.

Common Rail-что , зачем и почему

СИСТЕМА ДИЗЕЛЬНОГО ВПРЫСКА COMMON RAIL

Устройство и принцип действия

Система Common Rail – это система впрыска топлива под высоким давлением. Ее называют также аккумуляторной системой впрыска. Понятие «Common Rail» означает дословно «общая рейка» или «общая рампа», под которой подразумевается общий для всех форсунок топливный аккумулятор высокого давления. В этой системе разделены процессы подачи топлива под высоким давлением и процессы впрыска. Необходимая для впрыска подача топлива под высоким давлением производится специальным насосом высокого давления. Топливо накапливается в аккумуляторе высокого давления, из которого оно подводится через короткие трубопроводы к форсункам. К преимуществам системы Common Rail относятся: практически свободный выбор давления впрыскивания для каждого режима работы двигателя,  возможность впрыска топлива под высоким давлением при низких частотах вращения вала двигателя и при частичных нагрузках, управляемое начало впрыска с подачей предварительной дозы, отделенной от основной порции топлива.

Устройство

Топливная система состоит из двух контуров: контура низкого давления, включающего электронасос в топливном баке, компенсационный бачок, топливный фильтр и шестеренный насос, и контура высокого давления, включающего насос высокого давления, аккумулятор (Rail), форсунки и предохранительный клапан.

Включенные в контур низкого давления электронасос и шестеренный насос обеспечивают подачу топлива из бака через компенсационный бачок и фильтр к насосу высокого давления. Этот насос подает топливо в аккумулятор (Rail) под высоким давлением, необходимым для впрыска топлива. Из аккумулятора высокого давления топливо поступает к форсункам, через которые оно впрыскивается в камеры сгорания двигателя.

Дизельная форсунка с электронным управлением

Форсунки предназначены для впрыска топлива в камеры сгорания в нужном количестве и в нужный момент. Они управляются блоком управления топливной системой дизеля с непосредственным впрыском. В исходном состоянии форсунка закрыта. Ее электромагнитный клапан при этом обесточен. Якорь электромагнитного клапана прижимается пружиной к его седлу. Игла распылителя форсунки прижимается к ее седлу силой давления топлива, действующего на поршень мультипликатора сверху, и превышающей силу давления, действующую на значительно меньшую площадь иглы снизу.

Впрыск топлива производится по команде блока управления системой впрыска дизеля. При этом на электромагнитный клапан подается напряжение. Как только создаваемое электромагнитом усилие превышает силу затяжки пружины клапана, якорь электромагнита поднимается, открывая выпускной дроссель.

В результате топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует быстрому уравниванию давлений в топливоподводящем канале и в камере управления. При этом сила давления, действующая на поршень мультипликатора, снижается до уровня, при котором она преодолевается силой давления на иглу распылителя. В результате игла поднимается и начинается впрыск топлива. Впрыск топлива заканчивается, как только блок управления системой впрыска дизеля прекращает подавать напряжение на электромагнитный клапан форсунки. При этом электромагнитный клапан обесточивается. Пружина электромагнитного клапана вновь прижимает его якорь к седлу, перекрывая сливной дроссель. Давление топлива в камере управления повышается до его уровня в аккумуляторе. При этом давление в камере управления равно давлению, действующему на иглу распылителя.

Это означает восстановление равенства давлений топлива в камере управления и в контуре высокого давления. Ввиду большей площади поршня мультипликатора действующая на него сила вызывает посадку иглы распылителя на ее седло. Таким образом процесс впрыска заканчивается, после чего игла распылителя остается неподвижной.

Дизельный топливный насос высокого давления — ТНВД

Дизельный топливный насос высокого давления или сокращённо ТНВД необходим для создания высокого давления дизельного топлива до 1700 бар. На валу насоса высокого давления находится эксцентрик. Вращение эксцентрика преобразуется посредством установленной на нем шайбы в возвратно-поступательное движение плунжеров трех насосных элементов.

При движении плунжера в направлении к валу увеличивается объем надплунжерного пространства и соответственно уменьшается давление в нем. При этом топливо, подаваемое шестеренным насосом под давлением, поступает через впускной клапан в надплунжерное пространство.

С началом движения плунжера от эксцентрикового вала происходит повышение давления топлива в надплунжерном пространстве. В результате тарелка впускного клапана прижимается к его седлу, перекрывая выход топлива из надплунжерного пространства. Дальнейшее перемещение плунжера сопровождается нарастанием давления топлива. При повышении давления в надплунжерном пространстве до его величины в аккумуляторе открывается выпускной клапан, через который топливо поступает в контур высокого давления.

Причины неисправности форсунок Common Rail

Форсунки системы Common Rail относят к наиболее продвинутой системе подачи топлива для дизельных двигателей. Но периодически и им необходимо проводить плановый ремонт. Сбой в работе форсунок может произойти по следующим причинам:

1. Износ детали. Срок работы форсунки Common Rail примерно 150 000-200 000 км.
2. Качество топлива. Наличие в нём воды, присадок, а порой и бензина.
3. Неправильная эксплуатация, замена и ремонт форсунок.

Наиболее часто у форсунок из строя выходят — клапан-мультипликатор и распылитель. Точную причину сбоя в работе форсунки помогут определить только в сервисном центре. Самостоятельно показания к ремонту можно понять по следующим факторам:

• Двигатель долго заводится, особенно в прогретом состояние;
• «Троит» двигатель;
• Повышенная дымность выхлопа;
• Повышенный расход топлива.
• Уменьшение тяги дизельного двигателя.

Оборудование необходимое  для проведения ремонтных работ

Далеко не последнюю роль на обеспечение качества проводимого ремонта оказывают инструменты, применяемые при ремонте форсунок систем Common Rail, а так же специальные стенды для проведения диагностики форсунок Common Rail на основании тест-плана завода изготовителя. Для этих задач мы предлагаем безмензурочный стенд CR305, который позволяет произвести диагностику по всем возможным режимам работы форсунки на основании тест-плана завода изготовителя. Режимы: leak test — проверка герметичности форсунок, VL test — проверка открытия давления и объема топлива , LL test — проверка максимального давления и объема топлива, VE test — проверка  давления и объема топлива по параметрам. Стенд CR 305, укомплектован всем необходимы для работы с любым типом форсунок Bosch, Delphi, Siemens, Denso с верхним и боковым подводом топлива. Так же для проведения предварительной (первичной) диагностики форсунок существуют комплекты CRtest, которые позволяют определить состояние форсунки и возможность ее последующей диагностики на безмензурочном стенде и ее ремонтопригодности. Если у Вас есть стенд для ТНВД, можно приобрести специальную оснастку для систем Common Rail и проводит диагностику непосредственно на стенде для ТНВД.  После определения неисправности форсунок производится ремонт. На этапе ремонта понадобится специальные наборы инструментов для разборки/сборки форсунок, специальные индикаторные головки для измерения хода анкера. Стапель для удобства работы с форсункой. Все это оборудование представлено в разделе «Инструмент для Common Rail». Так же Вы можете увидеть варианты диагностики и способы применение оборудования в разделе «Видео».

Система впрыска топлива Common Rail

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В системе Common Rail топливо распределяется по форсункам от аккумулятора высокого давления, называемого рампой. Рельс питается от топливного насоса высокого давления.Давление в рампе, а также начало и конец сигнала, активирующего форсунку для каждого цилиндра, контролируются электроникой. Преимущества системы Common Rail включают гибкость в управлении как моментом впрыска, так и скоростью впрыска.

Введение

Достоинства архитектуры системы впрыска Common Rail были признаны с момента разработки дизельного двигателя. Ранние исследователи, в том числе Рудольф Дизель, работали с топливными системами, которые содержали некоторые важные особенности современных систем впрыска дизельного топлива Common Rail.Например, в 1913 году патент на систему впрыска Common Rail с механически управляемыми форсунками был выдан компании Vickers Ltd. из Великобритании [2092] . Примерно в то же время в Соединенных Штатах был выдан еще один патент Томасу Гаффу на топливную систему для двигателя с искровым зажиганием с прямым впрыском в цилиндр, использующего электромагнитные клапаны с электрическим приводом. Дозирование топлива производилось путем контроля продолжительности открытия клапанов [2085] . Идея использования клапана впрыска с электрическим приводом на дизельном двигателе с топливной системой Common Rail была разработана Бруксом Уокером и Гарри Кеннеди в конце 1920-х годов и применена к дизельному двигателю Atlas-Imperial Diesel Engine Company в Калифорнии в начале 1930-х годов. [2184] [2183] [2178] [2182] .

Работа над современными системами впрыска топлива Common Rail была начата в 1960-х годах компанией Societe des Procedes Modernes D’Injection (SOPROMI) [2086] . Однако пройдет еще 2–3 десятилетия, прежде чем регулирующее давление подстегнет дальнейшее развитие и технология станет коммерчески жизнеспособной. Технология SOPROMI была оценена компанией CAV Ltd. в начале 1970-х годов, и было установлено, что она дает мало преимуществ по сравнению с существующими системами P-L-N, которые использовались в то время. По-прежнему требовалась значительная работа для повышения точности и производительности соленоидных приводов.

Дальнейшая разработка дизельных систем Common Rail началась в 1980-х годах. К 1985 году Industrieverband Fahrzeugbau (IFA) из бывшей Восточной Германии разработал систему впрыска Common Rail для своего грузовика W50, но прототип так и не поступил в серийное производство, и через пару лет проект был прекращен. [2096] . Примерно в то же время General Motors также разрабатывала систему Common Rail для применения в своих легких двигателях IDI [2174] .Однако с отменой их программы по производству легких дизельных двигателей в середине 1980-х годов дальнейшее развитие было остановлено.

Спустя несколько лет, в конце 1980-х — начале 1990-х, производители двигателей начали ряд проектов по развитию, которые позже были приняты производителями оборудования для впрыска топлива:

• Nippondenso доработала систему Common Rail для грузовых автомобилей [2093] [2094] , которую они приобрели у Renault и которая была запущена в производство в 1995 году на грузовиках Hino Rising Ranger.
• В 1993 году Bosch — возможно, из-за некоторого давления со стороны Daimler-Benz — приобрел технологию UNIJET, первоначально разработанную усилиями Fiat и Elasis (дочерняя компания Fiat), для дальнейшей разработки и производства [2099] . Система Common Rail для легковых автомобилей Bosch была запущена в производство в 1997 году для автомобилей Alfa Romeo 156 [194] 1998 модельного года и Mercedes-Benz C-класса.
• Вскоре после этого Лукас объявил о контрактах на Common Rail с Ford, Renault и Kia, производство которых начнется в 2000 году.
• В 2003 году Fiat представил систему Common Rail следующего поколения, способную производить 3-5 впрысков / цикл двигателя для двигателя Multijet Euro 4.

Дополнительную информацию об истории систем Common Rail можно найти в литературе [2178] [2940] .

Целью этих программ развития, начатых в конце 1980-х — начале 1990-х годов, была разработка топливной системы для будущего легкового автомобиля с дизельным двигателем. В начале этих усилий было очевидно, что в будущих дизельных автомобилях будет использоваться система сгорания с прямым впрыском из-за явного преимущества в экономии топлива и удельной мощности по сравнению с преобладающей тогда системой сгорания с непрямым впрыском.Цели разработок включали комфорт вождения, сравнимый с бензиновыми автомобилями, соблюдение будущих предельных значений выбросов и повышение экономии топлива. Рассматривались три группы архитектур топливных систем: (1) распределительный насос с электронным управлением, (2) насос-форсунка с электронным управлением (EUI или насос-форсунка) и (3) система впрыска Common Rail (CR). В то время как усилия по каждому из этих подходов приводят к коммерческим топливным системам для серийных автомобилей, система Common Rail предоставляет ряд преимуществ и в конечном итоге станет доминирующей в качестве основной топливной системы, используемой в легковых автомобилях.Эти преимущества включали:

• Давление топлива не зависит от оборотов двигателя и условий нагрузки. Это позволяет гибко контролировать как количество впрыскиваемого топлива, так и время впрыска, а также обеспечивает лучшее проникновение и перемешивание распылителя даже при низких оборотах двигателя и нагрузках. Эта особенность отличает систему Common Rail от других систем впрыска, в которых давление впрыска увеличивается с увеличением числа оборотов двигателя, как показано на Рисунке 1 [289] . Эта характеристика также позволяет двигателям создавать более высокий крутящий момент на низких оборотах, особенно если используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией (VGT).Следует отметить, что хотя системы Common Rail могут работать с максимальным давлением в рампе, поддерживаемым постоянным в широком диапазоне оборотов двигателя и нагрузок, это делается редко. Как обсуждается в другом месте, давление топлива в системах Common Rail можно регулировать в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки, чтобы оптимизировать выбросы и производительность, обеспечивая при этом долговечность двигателя. Рисунок 1 . Связь между давлением впрыска и частотой вращения двигателя в различных системах впрыска
• Понижены требования к пиковому крутящему моменту топливного насоса. По мере развития двигателей с высокоскоростным прямым впрыском (HSDI) большая часть энергии для смешивания воздуха с топливом поступала от импульса распыления топлива, в отличие от вихревых механизмов, используемых в более старых системах сгорания IDI. Только системы впрыска топлива под высоким давлением смогли обеспечить энергию смешивания и хорошую подготовку к распылению, необходимую для низких выбросов ТЧ и УВ. Для выработки энергии, необходимой для впрыска топлива примерно за 1 миллисекунду, обычный распределительный насос должен обеспечивать почти 1 кВт гидравлической мощности за четыре (в 4-цилиндровом двигателе) импульсов длительностью 1 мс на оборот насоса, что создает значительную нагрузку на приводной вал [922] .Одной из причин тенденции к использованию систем Common Rail было минимизировать требования к максимальному крутящему моменту насоса. В то время как требования к мощности и среднему крутящему моменту для насоса Common Rail были аналогичными, подача топлива под высоким давлением осуществляется в аккумулятор, и, таким образом, максимальный расход (и максимальный крутящий момент, необходимый для привода насоса) не обязательно должен совпадать с событие впрыска, как в случае с распределительным насосом. Нагнетательный поток насоса можно распределить на более длительную часть цикла двигателя, чтобы обеспечить более равномерный крутящий момент насоса.
• Улучшено качество шума. Двигатели DI характеризуются более высоким пиковым давлением сгорания и, следовательно, более высоким уровнем шума, чем двигатели IDI. Было обнаружено, что улучшенный шум и низкие выбросы NOx лучше всего достигаются за счет введения пилотного (-ых) впрыска (ов). Это было проще всего реализовать в системе Common Rail, которая была способна стабильно подавать небольшое количество пилотного топлива во всем диапазоне нагрузки / скорости двигателя.

###

Контроль давления в системе впрыска Common Rail

Ханну Яэскеляйнен, Алессандро Феррари

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Существует несколько подходов к контролю давления в общей магистрали. Один из первых методов подхода заключался в том, чтобы подавать в общую топливную рампу больше топлива, чем необходимо, и использовать клапан регулирования давления, чтобы слить излишки топлива обратно в топливный бак. Более предпочтительный подход состоит в том, чтобы дозировать топливо в насосе высокого давления, чтобы минимизировать количество топлива под давлением до давления в рампе.Для последующего использования можно использовать различные виды учета топлива. Некоторые практические реализации Common Rail используют оба подхода со стратегией управления в зависимости от условий работы двигателя.

Введение

Серийные топливные системы Common Rail оснащены замкнутой системой управления высоким давлением, которая стабилизирует давление в рампе в пределах относительно небольшого запаса до номинального значения, указанного электронным блоком управления для данного режима работы двигателя.Насос поддерживает давление в рампе, непрерывно подавая топливо в общую рампу. Это давление контролируется датчиком давления, и разница между номинальным значением давления в рампе и измеренным является входным сигналом для контроллера. В терминологии управления давлением в направляющей является выходной сигнал системы , в то время как положение исполнительного механизма, используемого для управления давлением в направляющей, является входом системы .

Существует несколько подходов к контролю давления в общей рампе.Один из способов — подать больше топлива, чем необходимо, в общую топливную рампу и использовать регулятор высокого давления, обычно называемый клапаном регулирования давления, в контуре высокого давления, чтобы слить излишки топлива обратно в топливный бак. При таком подходе положение клапана регулирования давления является входом системы управления. Хотя этот подход использовался исключительно в некоторых ранних системах впрыска топлива, таких как системы с насосами Bosch CP1 (Рисунок 1 и Рисунок 2), это может привести к низкой эффективности и чрезмерно высоким температурам возврата топлива.

Другой подход заключается в дозировании топлива в насосе высокого давления, чтобы гарантировать, что только количество топлива, необходимое для форсунок, подается в общую топливную рампу. Возможны несколько подходов к насосному дозированию. Одним из распространенных подходов является дозирование топлива, всасываемого в насос (дозирование на входе), с помощью определенного типа впускного дозирующего клапана (IMV), который иногда также называют просто дозирующим клапаном топлива (FMV). Другой подход состоит в том, чтобы позволить насосу всасывать неконтролируемое количество топлива и измерять поток нагнетания насоса (измерение на выходе) с помощью клапана, такого как выпускной дозирующий клапан (OMV).Другой способ — изменить эффективный рабочий объем насоса высокого давления. Тщательно контролируя количество топлива, поступающего в насос, и избегая сжатия избыточного топлива до высокого давления, можно повысить гидравлический КПД системы впрыска топлива и избежать образования чрезмерно высоких температур топлива. Однако следует отметить, что дозирование топлива на ТНВД не может избавить от необходимости в регуляторе высокого давления. Регулятор давления по-прежнему можно использовать для некоторого снижения давления в рампе.

Клапан регулировки давления

Клапан регулирования давления (PCV) для управления давлением в рампе может быть расположен на одном конце рампы (PCV с внешним насосом), Рис. 1, или на выходе насоса (PCV, интегрированный в насос), Рис. 2. PCV с внешним насосом ведет к более низкие затраты на производство насоса, но близость регулятора к форсункам может внести дополнительные нарушения в динамику форсунок. В решении PCV со встроенным насосом топливо, дросселируемое регулирующим клапаном, присоединяется к потоку утечки из насосных камер, а также к топливу, протекающему в контурах охлаждения и смазки насоса.Этот комбинированный поток выпускается из насоса и возвращается в топливный бак.