Топливная система Common Rail: устройство, неисправности, диагностика

Топливная система Common Rail широко применяется в конструкции дизельных двигателей современных автомобилей. Она считается наиболее эффективной, производительной и соответствующей современным экологическим требованиям. Двигатель на такой системе питания работает тише и экономичнее расходует топливо. Основное преимущество Common Rail в дроблении впрыска, что дает более равномерное и полное горение топлива. А также в создании высокого и постоянного давления в системе питания независимо от оборотов коленчатого вала. На сегодняшний день, все это совместно с электронной системой управления делает характеристики двигателя недосягаемыми для других систем.

Топливная система Common Rail

Common Rail переводится как единая рейка (рампа) или общая магистраль. Ее называют аккумулятором и резервуаром топлива. Первый раз компания Bosch  показала систему «единой рейки» в 1996 году. Сегодня основными производителями  Common Rail считаются: BOSCH, DELPHI, SIEMENS и DENSO.

Схема топливной системы Common Rail

Топливная система Common Raile. Схема

Пояснение к схеме:

Контур низкого давления: 1 топливный бак, 2 подкачивающий электронный насос, 3 Фильтр, 4 подкачивающий ручной насос.

Контур высокого давления: 5 топливный насос высокого давления (ТНВД), 6 датчик давления топлива, 7 топливная рейка (рампа), 8 регулятор давления топлива, 10 форсунки (инжекторы).

9 – клапан обратного слива топлива

ЭБУ – электронный блок управления двигателем

Устройство и неисправности Комон Рейл

Условно топливную дизельную систему питания Common Rail  можно разделить на три контура:

  1. подкачивающий,
  2. высокого давления,
  3. слива обратного топлива (обратка).

Подкачивающий контур низкого давления

Основные составляющие данной системы:

  • топливный бак;
  • электрический погружной насос;
  • топливный фильтр;
  • ручной подкачивающий насос;
  • магистральный насос;

Стоит отметить, что не все модели имеют такой набор подкачивающих насосов, а на некоторых их вовсе нет.

Система бывает трех типов:

  1. Вакуумный контур не имеет подкачивающих насосов. За счет создания ТНВД (топливного насоса высокого давления) вакуума в подкачивающей системе, топливо из бака попадает в насос высокого давления. Минус такого контура считается завоздушивание (попадание воздуха в магистраль), и сложность в прокачивании (удалении воздуха).  Такое случается из-за нарушения герметичности в магистрали и недостатке топлива в баке. На некоторых моделях ставят ручной подкачивающий насос после фильтра,  перед ТНВД (в подкапотном пространстве). Проверить магистраль на подсос воздуха (распространённая поломка данной системы) можно вакуумметром, подсоединившись в систему через тройник.
  1. Погружной электрический насос в баке подкачивает топливо до ТНВД. В магистрали контура создается давление, которое можно проверить с помощью манометра, это поможет понять исправность насоса или утечку топлива.
  2. Погружной электрический насос + магистральный (ставится перед ТНВД). Данная система применяется на Коммон Рейл с пъезофорсунками. Проверяется магистраль на целостность и насосы на правильную работу в двух местах: первое это между баком и фильтром, второе: между магистральным насосом и ТНВД.

Топливный контур высокого давления

Состав компонентов следующий:

  • ТНВД (топливный насос высокого давления);
  • регулятор топливного давления;
  • топливная рампа;
  • топливопроводы;
  • форсунки;
  • датчик давления топлива.

Насос высокого давления

ТНВД магистрального типа имеет до трех плунжеров и может накачивать высокое давление топлива до 220 Мпа. Это позволяет увеличить количество впрысков за один цикл работы двигателя и улучшить распыл топлива. Тем самым повышается мощность и эффективность работы двигателя.

Варианты конструкций ТНВД бывают следующие:

  • без регулятора давления,
  • с регулятором на входе,
  • с регулятором на входе и выходе,
  • с регулятором на выходе (малоэффективен и применяется реже).

Топливный насос высокого давления

Основная неисправность ТНВД это износ трущихся деталей за счет недостаточного смазывающего свойства топлива и попадания мусора из подкачивающей магистрали. В результате износа деталей насос не создает необходимое давление. Вследствие чего форсунки плохо распыляют топливо и, как правило, появляется белый дым из выхлопной трубы. При создании слишком низкого давления двигатель не запускается или делает это с трудом.

Проверяется насос манометром в рампе на поддержание давления во всех режимах работы двигателя и сканером через разъем можно увидеть параметры давления в рампе. Перед проверкой следует убедиться в исправности топливного регулятора и других деталей способствующих поддержанию давления в контуре.

Топливная рампа, регулятор и датчик давления

Варианты конструкций топливной рампы:

  • с датчиком высокого давления,
  • с датчиком и регулятором с обраткой (регуляторы также бывают нормально открытые и нормально закрытые),
  • с датчиком и механическим сбросным клапаном.

Для того чтобы определить давление в топливной системе устанавливается датчик (ДДТ). В нем находится пластина, при повышении давления она прогибается. Кристаллы, давящие на нее, создают определенное напряжение. Его получает  и обрабатывает ЭБУ.

Расположение датчика давления на топливной рейке

Для регулирования давления топлива в системе и поддержания его на заданном уровне устанавливается регулятор (РДТ). На нем находится электромагнитный сердечник, который управляется подачей определенного напряжения.

Расположение регулятора давления на топливной рейке

Регулятор высокого давления бывает: нормально открытый и нормально закрытый. Эти параметры детали нужно учитывать при ее замене. А также при съеме фишки с неё (может остаться в открытом или закрытом положениях). Управляется регулятор ЭБУ.

В зависимости от положения заслонки на регуляторе, во время работы меняется напряжение от 0,5 до 4,5 В (показания приблизительные, но не меньше 0,1 и не больше 4,9. На не работающем двигателе, при включенном зажигании напряжение на подходящей фишке к регулятору  должно быть 5 Вольт. Проверяется деталь с помощью осциллографа, манометра, вольтметра, сканера. По ошибкам на приборной панели, обычно на ней загорается  Check Engine.

Датчик давления топлива передает информацию блоку ЭБУ, тот дает сигналы регулятору давления топлива на открытие или закрытие. Проверяется датчик на исправность с помощью вольтметра (как и на регуляторе должно быть рабочее напряжение примерно от 0,5 до 4,5 Вольт), а также сканером и осциллографом. На некоторых моделях автомобилей выводится код ошибки на приборную панель и загорается Check Engine.

За счет такой системы электронный блок управлением двигателя создает в аккумуляторной рейке необходимое давление и поддерживает его при различных режимах и нагрузках работы двигателя.

Датчик давления на рейке Ленд ровер

 

Форсунки

Форсунки в системе Ком Рейл бывают двух типов:

  1. Электромагнитные форсунки. При подаче импульса на электромагнит, анкер поднимается, давление в верхней камере форсунки падает. Игла распылителя поднимается и происходит впрыск топлива;
  2. Пъезофорсунки имеют управляющий элемент пъезостолб, при подачи импульса он расширяется и через мультипликатор нажимает на запор. Это приводит к впрыску топлива в камеру сгорания. На большинстве систем с пъезофорсунками в обратке стоят клапаны (рестрикторы). Они поддерживающие давление до 10 бар, необходимое для работы мультипликаторов в таком типе форсунок.

Основные неисправности форсунок: износ деталей (особенно мультипликатора и седла), загрязнение и засорение каналов, нагар на распылителе.

Способы проверок:

  • сканером на коррекцию впрыска ЭБУ (электрическим блоком управления);
  • на объем слива в обратку ;
  • и самый верный – проверочный стенд по тест плану завода изготовителя.
Важно знать: неправильная работа форсунок может наблюдаться при неисправности системы обратного слива топлива.
Дизельные форсунки

Обратка

Необходима система обратки для слива лишнего топлива от форсунок и ТНВД (в некоторых системах) обратно в бак.

Обратная система слива топлива бывает с клапаном рестриктором и без него. Клапан поддерживает необходимое давление в системе слива. Которое необходимо, как уже упоминалось, для правильной работы некоторых видов форсунок.

Основные неисправности: забитый канал обратной системы или неработающий клапан рестриктор (проверяется манометром на необходимое давление, от которого зависит правильная работа мультипликатора на пъезофорсунках).

Принцип и особенности работы системы Коммон Рейл

Из топливного бака с помощью подкачивающего насоса или за счет разрежённости в магистрали, топливо проходит через фильтры очистки в ТНВД. Насос высокого давления приводится в действие коленвалом путем зубчатой или ременной передач. Эксцентрик насоса вращает три плунжера. При движении их вниз открывается клапан, топливо заполняет пространство. При движении плунжера вверх клапан закрывается, и топливо подается в аккумуляторную рампу.

Чтобы сгладить импульсные толчки подачи топлива, конструктарам приходится увеличивать объем рейки. Но значительно этого делать нельзя, так как ухудшатся пусковые характеристики двигателя. Регулятор или контрольный клапан (в зависимости от особенности конструкций) поддерживает в системе постоянное заданное ЭБУ давление независимо от разных режимов работы двигателя.

После подачи электронным блоком управления двигателя импульса на форсунку происходит впрыск топлива в камеру сгорания. Особенностью системы Комон Рейл является многократность впрысков за один цикл работы поршня (до 7 и больше раз). За счет такого дробления впрысков, топливо горит равномернее, в полном объеме. Это повышает эффективность и мощность ДВС (двигателя внутреннего сгорания), экологические показатели становятся лучше, снижается расход топлива, двигатель работает мягче и тише.

Подробнее обо всех этапах горения дизельного топлива в системе коммон рейл и причинах нарушающих его. О том, какие результаты дает дробление впрысков.

Плюсы и минусы системы

Плюсы:

  • повышение мощности дизельного двигателя;
  • уменьшение расхода топлива;
  • двигатель тише и мягче работает;
  • выбросы отработавших газов чище;
  • внесение минимальных изменений в конструкцию двигателя;
  • электронное управление всеми процессами работы системы;
  • постоянное давление в рейки независимо от оборотов двигателя;
  • создание очень высокого давления дает лучшее распыление.

Минусы:

  • более высокие требования к качеству топлива;
  • дорогое обслуживание и ремонт;
  • высокая стоимость некоторых компонентов системы;
  • непростая диагностика неисправностей.

Вывод.  Большинство производителей автомобилей имеют в разновидностях  дизельных двигателей систему питания под названием Common Rail. Чтобы она служила долго и надежно особое внимание уделяют качеству, а также чистоте топлива. В системе много трущихся деталей, основная долговечность которых зависит от смазывающих качеств горючего. Не стоит тянуть с заменой топливного фильтра. Также важно вовремя устранять первые симптомы поломки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*