Система common rail: принцип работы и самостоятельная диагностика

Введение.

использующего в качестве источника энергии электричество1требования к квалификации персонала предприятия

  • изучить всю необходимую литературу, касающуюся темы курсовой работы;
  • рассмотреть общее устройство и основные неисправности топливной аппаратуры дизельных двигателей системы Common Rail;
  • описать ремонт топливной аппаратуры дизельных двигателей системы Common Rail;
  • подобрать средства для ремонта топливной аппаратуры дизельных двигателей системы Common Rail;
  • разработать схему участка по ремонту топливной аппаратуры дизельных двигателей системы Common Rail;
  • произвести расчёт площади участка по ремонту топливной аппаратуры дизельных двигателей системы Common Rail.

Системы питания автомобиля следует классифицировать по представленным признакам:

•  способу подачи топлива , может быть как непрерывный, так  и прерывистый;• типу дозирующих узлов — (плунжерные насосы,форсунки, распределители,  регуляторы давления;• по способу регулировки горючей смеси, и ее количества — пневматическое, механическое, электронное;• по параметрам смесеобразования — разряжению во впускной системе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воздуха.

Впрыск топлива обеспечивает более точное распределение по цилиндрам из за отсутствия сопротивления потоку воздуха на впуске. Более высокий коэффициент наполнения цилиндров обеспечивает получение более высокой мощности двигателя. При впрыске возможно большее перекрытие клапанов. Лучшая продуваемость и равномерность смесеобразования по цилиндрам снижают температуру деталей, что в свою очередь позволяет уменьшить октановое число топлива на 2—3 единицы, т. е. поднять степень сжатия без опасности детонации.Система впрыска К-Jetronic, которую разработала фирма «BOSCH»  работает по принципу механической системы, где обеспечивается постоянный впрыск топлива и включает в себя топливный бак, пусковую электромагнитную форсунку. топливный электронасос, топливный фильтр, накопитель топлива, расходомер воздуха с напорным диском,  регулятор давления топлива, регулятор управляющего давления воздуха, дозатор распределительного топлива,форсунки. Количество смешиваемого воздуха и топливо строго в соотношении 1 к 14,7. Во время работы двигателя топливный электро насос закачивает бензин из бака и нагнетает  его с давлением 0,5 МПа) , а потом через накопитель и попадает в фильтр к дозатору распределителя. После этого топливо постепенно  подается  к форсункам, установленным перед впускными клапанами во впускном трубопроводе. Форсунки призваны непрерывно распылять топливо. Если при карбюраторном питании дроссельная заслонка регулирует количество подаваемой в цилиндры горючей смеси, то при системе впрыска дроссельная заслонка регулирует только подачу чистого воздуха. Для того чтобы установить требуемое соотношение между количеством поступающего воздуха и количеством впрыскиваемого бензина, используется расходомер воздуха с напорным диском и лоза-тор-распределитель топлива.При пуске холодного двигателя электронасос быстро повышает давление топлива. Если температура двигателя менее 35 °С, термореле включает пусковую форсунку с электромагнитным управлением, и она впрыскивает дополнительное количество топлива. Одновременно включается добавочный клапан воздуха. Этим обеспечивается надежный пуск холодного двигателя и устойчивая его работа на холостом ходу. Продолжительность работы пусковой форсунки определяет термореле. При температуре выше 35 °С она отключается.Во время работы  двигателя с частичными нагрузками горючая смесь начинает обогащаться или обедняться. Самое главное, чтобы пропорция воздуха и топлива обеспечивала хорошее смесеобразование в определенных значениях, что бы полностью соответствовала режимам работы двигателя. В случае большого давления , сопротивление на плунжере увеличивается , а смесь в свою очередь обедняется. В другом  случае сопротивление перемещению плунжера начинает  уменьшается и  смесь начинает обогащаться.Во время резкого открытия  дроссельной заслонки обогащение горючей смеси обеспечивается еще секундной реакцией напорного диска.

Система впрыска топлива «К-Jetronic»:

1 — топливный бак; 2— топливный фильтр; 3 — накопитель топлива; 4 — топливный насос; 5 — регулятор управляющего давления; 6 — термореле; 7 — пусковая электромагнитная форсунка; 8 — форсунка впрыска; 9 — клапан добавочного воздуха; 10 — дроссельная заслонка; 11 — регулировочный винт системы холостого хода; 12 — расходомер воздуха; 13 — дозатор-распрелитель; 14 — регулятор давления топлива; а — канал подвода топлива к рабочим форсункам; 6 — канал подвода топлива к дозатору-распределителю; в — канал подвода топлива к пусковой форсунке с электромагнитным управлением; г — канал слива топлива в бак; д — канал толчкового клапана; е — канат управляющего давления.

Главная дозирующая система и система холостого хода системы впрыска «К-Jetronic»: 1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр; 3 — накопитель топлива; 4 — топливный насос; 5— регулятор управляющего давления топлива; б — форсунка (инжектор); 7— регулировочный винт системы холостого хода; 8 — дроссельная заслонка; 9 — напорный диск расходомера воздуха; 10 — дозатор-распределитель топлива; 11 — регулятор давления питания; а — канал подвода топлива к форсункам; б — канал управляющего давления; в — канал толчкового клапана; г — канал слива топлива в бак; д — канал подвода топлива к дозатору-распределителю.

Устройство и принцип работы системы Common Rail

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.

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

И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.

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.

Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

Источник

Особенности системы

Принцип работы системы Common Rail логичнее всего будет сравнивать с системой распределительного типа, которая использовалась на старых машинах. При распределительном типе форсунки открываются только при достижении определённого давления и единоразово подают точно отмеренную топливным насосом порцию топлива. Что касается «Коммон Рэйл», то в этом случае дизель на все форсунки подаётся от общего аккумулятора.

Задача ТНВД (топливный насос высокого давления) — нагнетать горючее под высоким (до 300 МПа) давлением на топливную раму, в то время как ЭБУ (электронный блок управления) мотора контролирует впрыск. Объём поданного горючего, время впрыска, количество впрысков за цикл — всё это регулируется временем и моментом открытия форсунок.

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.

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.

Что лучше common rail или насос форсунка

И всё же, что лучше common rail или насос форсунка, какие преимущества имеет система с насос-форсунками по сравнению с технологией Common Rail, а в чём проигрывает. Начнём с плюсов:

  • насос-форсунки позволяют развить большее давление впрыска, а это, в свою очередь, повышает эффективность сгорания топлива, улучшает экологичность и мощностные характеристики двигателя;
  • более тихая работа, чем у моторов с Common Rail и других вариантов дизелей.

К сожалению, есть и минусы, которые достаточно ощутимо повлияли на популярность насос-форсунок. Среди них такие:

  • крайне высокие требования к качеству дизельного топлива;
  • высокий уровень износа деталей насосной части устройства, так как она постоянно механически соединена с распредвалом;
  • высокая стоимость и низкая ремонтопригодность форсунок из-за того, что они являются технологичными и прецизионными элементами.

Вот так, друзья, мы рассмотрели основные нюансы, что лучше common rail или насос форсунка. А теперь читайте статью про систему Common Rail и сравнивайте.

В следующих статьях мы продолжим изучать строение современных автомобилей, поэтому обязательно подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить интересные и, надеемся, познавательные публикации.

До скорой встречи!

Принцип работы двигателя

Во всех ДВС, какой бы конструкции они ни были, используется один и тот же принцип работы. Это преобразование энергии теплового расширения при сгорании топлива сначала в прямолинейное, а затем во вращательное движение.

Такты четырехтактного двигателя

Четырехтактные двигатели используются во всех автомобилях, крупной технике, авиации

Это так называемый классический вид ДВС, которому конструкторы уделяют всё свое внимание. Условно работу каждого цилиндра в ЦПГ можно разделить на 4 этапа (такта)

Это впуск, сжатие, сгорание, выпуск. На видео, ниже, наглядно показано работу 4-тактного двигателя в 3Д анимации.

  1. На такте впуска поршень в цилиндре движется вниз, от клапанов к нижней мертвой точке (НМТ). Когда он начинает опускаться, открывается впускной клапан и в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь (или только воздух, если двигатель с непосредственным впрыском). При движении поршень сам «накачивает» нужный объем воздуха в камеру сгорания, если двигатель атмосферный, или воздух поступает под напором, если установлен турбонаддув.
  2. Дойдя до нижней мертвой точки поршень начинает подниматься. При этом впускной клапан закрывается, и при движении поршень сжимает воздух с распыленным в нём топливом до критического давления.
  3. Как только поршень условно доходит до верхней мертвой точки и компрессия становится максимальной, срабатывает свеча зажигания и топливо вспыхивает (дизтопливо зажигается при сжатии само, без искры). Микровзрыв от вспышки толкает поршень снова вниз, к НМТ.
  4. И на четвертом такте открывается выпускной клапан. Поршень снова движется вверх, выдавливая из камеры сгорания выхлопные газы в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного двигателя

По сути, полезной работы в двигателе только один такт из четырех, когда при сгорании топлива создается избыточное давление, толкающее поршень. Остальные три такта нужны как вспомогательные, которые не дают импульса к движению, но на них расходуется энергия.

При таких условиях двигатель мог бы остановиться, когда кривошипно-шатунный механизм (КШМ) приходит к энергетическому равновесию. Но чтобы этого не произошло, используется большой маховик, соединенный с системой сцепления, и противовесы на коленвале, уравновешивающие нагрузки от работы поршней.

Такты двухтактного двигателя

Двухтактные двигатели используются не слишком широко. В основном это моторы скутеров и мопедов, легких моторных лодок, газонокосилок. Весь рабочий процесс такого двигателя можно разделить на два основных этапа:

  1. В начале движения поршня снизу вверх (от нижней мертвой точки к верхней) в камеру сгорания поступает топливно-воздушная смесь. Поднимаясь, поршень сжимает ее до критической компрессии, и когда он находится в верхней мертвой точке, происходит поджиг.
  2. Сгорая, топливо толкает поршень вниз, при этом одновременно открывается доступ к выпускному коллектору и продукты сгорания выходят из цилиндра. Как только поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), повторяется первый такт – впуск и сжатие одновременно.

Работа двухтактного двигателя

Казалось бы, двухтактный двигатель должен быть вдвое эффективней четырехтактного, ведь здесь на полезное действие приходится половина работы. Но в реальности мощность двухтактного двигателя намного ниже, чем хотелось бы, и причина этого кроется в несовершенном механизме газораспределения.

При сгорании топлива часть энергии уходит в выпускной коллектор, не выполняя никакой работы кроме нагрева. В итоге, двухтактные двигатели применяются только в маломощном транспорте и требуют особых моторных масел.

Тонкости монтажа системы впрыска

Перед вкручиванием форсунки необходимо обработать резьбу. Для этих целей подходят графитная и медная консистентные смазки. Предварительно поверхность должна быть очищена от мусора. Для правильного начала вкручивания рекомендуется предварительно покрутить форсунку в обратную сторону. Это поможет отцентровать резьбу. Только после правильной установки можно начинать процесс закручивания.

Как только усилия руки станет недостаточно, необходимо воспользоваться ключом. Инструмент должен контролировать динамометрический момент. Закручивание на глаз ведет к отклонению усилия от нормы, что чревато повреждениями головки блока цилиндров и форсунки.

Завершающим этапом является установка всех трубок на место

Важно правильно закрепить все фиксаторы, чтобы вибрация не повредила магистрали. Последним действием по монтажу форсунок является избавление от воздушных пробок в топливоводе. Делается это согласно инструкции к автомобилю

Делается это согласно инструкции к автомобилю.

Подача топлива в системе Common Rail

В системах впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей и легких коммерческих автомобилей для подачи топлива к насосу высо­кого давления используются электрические или шестеренчатые топливные насосы. На тяжелых коммерческих автомобилях используются ис­ключительно шестеренчатые топливные насосы (см. «Подача топлива»).

Система подачи топлива с электрическим топливным насосом

Электрический топливный насос устанавлива­ется в топливном баке или встраивается в ли­нию подачи топлива. Насос всасывает топливо через фильтр грубой очистки и подает его к насосу высокого давления под давлением 6 бар (см. рис. «Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей«, а и  с). Максимальная про­изводительность насоса составляет 190 л/ч. Для обеспечения быстрого пуска двигателя насос включается, как только водитель вклю­чает зажигание.

Система подачи топлива с шестеренчатым топливным насосом

Шестеренчатый топливный насос крепится на фланце к насосу высокого давления и приво­дится во вращение его входным валом (см. рис. Ь, «Системы впрыска топлива Common Rail для легковых автомобилей» ). Отсюда следует, что шестеренчатый топливный насос начинает действовать только после пуска двигателя. Производительность на­соса зависит от частоты вращения коленчатого вала и достигает 400 л/ч при давлении до 7 бар.

Комбинированные системы подачи топлива

Существуют также системы с насосами обоих типов. Электрический топливный насос улучшает условия пуска двигателя, в особенности прогре­того, поскольку, горячее топливо имеет низкую вязкость, при которой производительность шестеренчатого топливного насоса снижается. Кроме того, как уже говорилось, шестеренчатый насос имеет низкую производительность при малых скоростях вращения.

С помощью насоса

Ниже представляем один из способов:

  • Требуется ослабить болт «обратки» топлива. Как правило, в большинстве случаев болт бывает с размером шляпки на 17. На зарубежных авто болт помечается маркировкой «out»;
  • Ни в коем случае нельзя думать, что болт не бывает других размеров. К примеру, на некоторых японских автомобилях он на 19. Может быть и другой размер. По этой причине лучше всегда пользоваться инструкцией, где все это прописано.

Продолжаем:

  • Изучаем как идет топливо. Если замечаем, что в нем присутствуют пузырьки, то это оно и есть: воздух попал в систему;
  • Собственно говоря, когда исчезнут пузырьки, тогда и следует останавливать операцию;
  • Берем обычный автомобильный насос;
  • С дизельного насоса снимаем шланг;
  • Вдеваем туда шланг от автомобильного насоса;
  • Подкачиваем его немного, чтобы создать во всей системе давление. Оно поможет перекачать дизельное горючее и попадет в насос;
  • Нам нужен будет переходник, который соединяем со шлангом «обратки». В частности, можно использовать даже компрессор.

Крайне важно не переусердствовать

. Топливный бак может просто напросто раздуться и ни к чему хорошему это не приведет.

Откручиваем далее остальные подводящие трубки. Они идут на форсунки. Просто в них мог остаться воздух.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector