Устройство и принцип работы топливной системы Common Rail

Устройство и принцип работы топливной системы Common Rail

Из-за жёстких экологических требований в Европе в первую очередь страдают автомобилисты, которые ездят на машинах с дизельным движком. Чтобы снизить расход топлива и, соответственно, уменьшить выброс отработанных газов в атмосферу, автоконцерны начали устанавливать системы Common Rail на свои авто. В результате удалось добиться соответствия экологическому стандарту Евро-4, увеличить мощность двигателя и снизить расход топлива.

Ремонт Common Rail

Аккумуляторная топливная система или система типа «коммон рэйл» (англ.common rail— общая магистраль)—система подачи топлива, применяемая в дизельных двигателях. В системе типа common rail насос высокого давления нагнетает дизельное топливо под высоким давлением (до 300 МПа, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль существенного объёма (аккумулятор).

Одной из ключевых особенностей систем common rail является независимость процессов впрыскивания от угла поворота коленчатого вала и от режима работы двигателя, что делает возможным достижение высокого давления впрыскивания на частичных режимах. Это необходимо для удовлетворения современных и перспективных экологических требований.

Топливная система Common Rail состоит из трех основных частей:

1. Контур низкого давления:

• топливный бак (1);
• подкачивающий насос (2);
• топливный фильтр (3);
• соединительные трубопроводы (4);

2. Контур высокого давления:

• насос заменяющий традиционный ТНВД с контрольным клапаном (5);
• аккумуляторный узел/рампа с датчиком (6);
• форсунки (7);

3. Система датчиков:

• клапан дозировки (8);
• датчик давления топлива (9);
• датчик положения коленвала;
• датчик положения распредвала;

Рис. Система Common rail.

Принцип работы.

Топливо из топливного бака забирается насосом низкого давления (ТННД), и через топливный фильтр поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД подаёт топливо в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Блок управления регулирует производительность ТНВД для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода горючего.

Топливная магистраль соединяется топливопроводами с форсунками. В каждую форсунку встроен управляющий клапан — электромагнитный или пьезоэлектрический. По команде от блока управления клапан открывается, впрыскивая необходимую порцию топлива в цилиндр.

Управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают дизельное топливо под высоким давлением в цилиндры. В зависимости от конструкции форсунок и класса двигателя может впрыскиваться до 9 порций топлива за 1 цикл.

1.2. Сфера применения.

На данный момент до 70 % всех выпускаемых дизельных двигателей оснащается системами Common Rail (Коммон Рейл), и эта доля растёт. По прогнозам компании Robert Bosch GmbH доля системы CR на рынке к 2019 году достигнет 83%, а в 2008 году их число составляло лишь 24%. Таким образом, сегодня практически каждый производитель двигателей всех классов: от малых легковых и до крупных судовых, освоил применение аккумуляторных систем. В настоящее время подавляющее большинство производителей дизельных двигателей используют аппаратуру common rail ввиду того, что предыдущие поколения топливной аппаратуры не в состоянии обеспечить современные жёсткие экологические требования

Среди производителей топливной аппаратуры и систем Common Rail в частности, лидерами являются следующие компании: R. Bosch (Роберт Бош), Denso (Денсо), Delphi (Делфи), Siemens (Сименс).

2. Преимущества использования.

Среди главных преимуществ впрыска Common Rail стоит выделить следующие:

• Возможность поддержки стабильно высокого давления для обеспечения эффективного впрыска на малых оборотах или холостом ходу;
• Снижение расхода топлива до 15% и повышение мощности до 40% (по сравн. С другими топл. системами)
• Пониженный уровень шума при высоком крутящем моменте двигателя.
• Широкий предел регулировки моментов начала и конца впрыска для более точной дозировки топлива;
• Больший рабочий ресурс и ремонтопригодность.

Однако, не лишена система Common Rail и недостатков, среди них следующие:

• Система чувствительна к разгерметизации компонентов, работающих под высоким давлением;
• Форсунки конструктивно сложны, относительно часто требуют серьезного ремонта или замены;
• Одно из самых высоких требований системы -качество топлива.

3. Ремонт и восстановление.

3.1. Диагностика неисправностей.

Поиск неисправностей в автомобиле с системой Common Rail состоит из нескольких этапов:

1. Компьютерная диагностика.
2. Диагностика состояния подкачивающего насоса.
3. Проверка магистрали.
4. Оценка состояния ТНВД.
5. Проверка форсунок.

Диагностика электронных систем начинается со считывания кодов неисправностей, проверки датчиков, исполнительных механизмов с помощью сканеров. Для изучения сигнала с проверяемого устройства нужен хороший осциллограф. А для измерения количества топлива, сливаемого из форсунок, применяют специальный набор инструментов и приспособлений.

Компьютерная диагностика

Процесс компьютерной диагностики включает в себя:

1. Считывание и расшифровка кодов ошибок с целью определения неисправного узла.
2. Определение фактических параметров т.е. определение показателей датчиков в реальном времени, и сравнение их с эталонными значениями.
3. Определение работоспособности отдельных узлов автомобиля.
4. Стирание ошибок, записанных в ЭБУ.

Давление топлива проверяют манометрами. Низкое — механическим, со шкалой до 10 бар, а высокое — специальным прибором с переходниками и диапазоном не ниже 2000 бар. А для измерения количества сливаемого из форсунок топлива, нужен свой набор инструментов и приспособлений.

Подкачивающий насос

Электрический подкачивающий насос запускается с поворотом ключа. Износ или повреждение меняет потребляемую им мощность. ЭБУ (Блок управления) фиксирует это как неисправность и в памяти записывается соответствующий код.

Проверка магистрали

Специалист сервисной станции проверяет давление топлива в рампе в режиме прокрутки коленвала стартером. Данная часть системы комплектуется датчиком давления топлива. Подключив к диагностическому разъему сканер, находим нужный параметр. Если он ниже нормы, ищем неисправность в форсунках, электромагнитных клапанах (регуляторах) или в самом ТНВД.

ТНВД и форсунки

Неисправны также могут быть форсунки, электромагнитные клапаны (регуляторы) или сам ТНВД. Их состояние определяется с помощью специальных диагностических стендов, которыми оснащены профессиональные станции ремонта топливной аппаратуры.

Восстановление работоспособности ТНВД (Топливного насоса высокого давления) и неисправных форсунок проводится лишь специализированной мастерской оснащенной современным диагностическим оборудованием.

3.2. Порядок ремонтных операций.

Дизельный автомобиль имеющий большой пробег и оснащенный системой CR часто невозможно запустить из-за неисправности хотя бы одной из форсунок. Давление в рампе не поднимается до пусковых значений, если происходит существенная утечка топлива хотя бы через один ее клапан. Проверить давление при пуске можно специальным диагностическим набором. Он представляет собой датчик давления, контрольный манометр, заглушки вместо исполнительных механизмов, трубки для подключения и мерные емкости обратного слива.

Из многолетней практики у наших специалистов сложилась такая последовательность ремонта форсунок Common Rail:

• Демонтаж.
• Очистка.
• Диагностика.
• Разборка.
• Дефектовка.
• Ремонт и восстановление.
• Регулировка основных механизмов.
• Сборка.
• Тестирование на стенде.
• Корректировка работы.
• Установка на двигатель.

Самое разумное и, в итоге, экономичное — это менять износившиеся форсунки комплектом. Характеристики каждой из форсунок необходимо записать в память блока управления (ЭБУ). Это объясняется фактом, что форсунок с одинаковой производительностью не существует. Постоянная корректировка цикловой подачи топлива (а проще,- динамическая адаптация) присутствует в каждом ЭБУ. Однако даже это не заменит кодировку, проведенную специалистом сервиса.

Проблема затрудненного пуска дизеля — одна из распространенных. Автовладелец порой недоволен, например, сниженной мощностью двигателя или дымностью выхлопа. Подобные ситуации наиболее сложны, т.к. требуют оценки точности измерения расхода воздуха или работы наддува, эффективности работы рециркуляции, системы выпуска отработавших газов, включая сажевый фильтр (DPF) и нейтрализатор. Впрочем, ныне эти технологии отлично освоены мастерами диагностики.

Квалифицированное обслуживание позволит:

• нормализовать подачу топлива;
• улучшить точность дозировки в камеру сгорания;
• снизить выбросы вредных веществ;
• облегчить холодный пуск мотора.

В результате, мощность и динамика вашего дизельного двигателя стремиться к показателю, заложенную автопроизводителем.

Наши опытные мастера восстанавливают работоспособность форсунок Mercedes Benz (Мерседес Бенц), VOLVO(Вольво), Renault(Рено), Volvo(Вольво), WV(Фольксваген), авто- и спецтехники других производителей.

1 этап ремонта

На первом этапе ремонта мы проводим диагностику форсунок на специальном оборудовании. Также мы согласовываем с клиентом результаты диагностики и стоимость будущего ремонта.

2 этап ремонта

На втором этапе ремонта, после диагностики, наш опытный специалист топливщик проводит ремонтные работы, чтобы полностью устранить установленную причину поломки форсунок.

3 этап ремонта

На третьем этапе ремонта, нашими специалистами производится регулировка форсунки, чтобы привести ее производительность в соответствие с различными режимами работы двигателя

4 этап ремонта

Четвертый этап — это уже завершающая стадия ремонта, которая характеризуется тем, что программируется электронный код на специальном стенде в автоматическом режиме.

Ремонт форсунок Common Rail Bosch

• Версия для печати

• Страница 1 из 14

• Перейти на страницу:

• Реклама

Ремонт форсунок Common Rail Bosch

Сообщение POPINS » Ср фев 13, 2013 6:41 am

Моя предъистория, что сподвигло меня на ремонт форсунок такая.
В одно прекрасное утро, после 5-6 дневного простоя авто в гараже, машинка просто отказалась заводится . На холодную авто просто на отказ не заводится, только с эфира, и через пару минут работы уже сама заводится без проблем, на горячую приходится маслать, она вроде вот вот уже схватила, а если ключ отпустить глохнет, если чуть выдержать то заводится.
С этого момента начинается моя тяжба с топливной и все что с ней связанно, заменил все шланги, заводские хомуты на усиленные, топливный. думал воздух в систему попадает, но пузырей в обратке не было. грешил на насосы, но при любом уровне в баке, не глохла. тнвд, тоже исключилраз уж заводится и к набору скорости нет претензий. регулятор давления, проверялся шнурком бил цифра в цифру, единичные различия. но постепенно методом исключения дошли до форсунок, опять ть же по шнурку, показывает, что обратки в норме. Но как говориться лучше перебдеть, чем не подобдеть было принято решение отдать на стенд их, и вот она не хорошая выявлена . при запуске она скидывает в обратку, точные цифры не помню но вроде норма идет от 3-7 чего там, все форсы в этой норме, а у этой 10,5. Соответственно не создается давление и мозг не дает команду на открытие форсунок, а эфиром получается что тнвд дает давление хорошее и ее принудительно открывает
Ну думаю ладно одна не восемь, можно и новую купить захожу в экзист, и моему удивлению нет предела

думаю вот это паподос, не планировал такую затрату, надеялся в раойне 15-16 еще ладно.
Поковыряв форсунку в руках, думаю надо так сказать в патологаанатома поиграть

Re: Ремонт форсунок Common Rail Bosch

Сообщение POPINS » Ср фев 13, 2013 8:10 am

Подначитавшись и пообщавшись с умными людьми приступили к работе.
Может кому то пригодится принцип работы
Отчет взят тут: http://ru.full-repair.com/technics-repa . -cleaning/

Наглядная видеозапись о работе форсунок Common Rail

И так приступаем к делу.
Первым делом форсунки нужно снять, сей процесс описывать думаю не нужно

Откручиваем соленоид, внутри него пружинка и шайба. Держим корпус форсунки ключом помощнее на 12, ну или кому чем удобнее, главное держать нужно сильно, плоскогубцы и прочие инструменты не подойдут. У меня плоскогубцами не получилось, мне помог газовый ключ.

Открутили соленоид. Пружинка и шайба, находятся внутри соленоида.


Под соленоидом мы можем видеть верхнюю часть механизма обратного клапана

Продолжаем разбирать. Открутим топливозабоный штуцер. Он тоже сильно затянут. Опять держим форсунку ключом на 12 и соответствующим ключом откручиваем штуцер, можно продуть его очистителем карбюратора, после чего откладываем его в сторонку.

Это я так предполагаю регулировочная шайба


Далее снимаем трёхлепестковую металлическую деталь, она снизу подпёрта пружинкой и держится на небольшой стопорной скобе (она видна в центре вокруг стержня).Его назначение, под действием электромагнита, как я понимаю, он отталкивается от соленоида, и топливо не уходит в обратку.


Теперь видно гайку с внешней резьбой и внутренним шестигранником. Чтобы её открутить соорудил специальное приспособление из муфты на 10, высверлив с одной стороны резьбу примерно на 2/3 длины муфты.

С помощью данного изделия и накидного ключа, либо головки на 10, и еще какой то матери откручиваем эту гайку. Сорвать её тяжело, затянута очень сильно, ну а дальше она очень легко откручивается руками.

После чего можно вынуть содержимое клапана. Осторожно! Там есть очень маленькие детали и вынимать их нужно над чем-нибудь, где эти детали невозможно потерять. Самая маленькая деталь — шарик, диаметром 1,50 миллиметра (о номерах деталей в конце напишу). Это и есть основной запорный элемент выходного дроссельного отверстия обратного клапана.Желательно запомнить что за чем выходило


Теперь мы можем видеть дно обратного клапана и выпускное дроссельное отверстие в центре

Далее берём всё тот же ключ на 12, чтобы держать и нужным ключом (в моём случае на 15), обязательно накидным, откручиваем наконечник. Затянут, как и всё остальное, очень туго, после срыва идёт уже не так легко (потому что на него передаётся действие пружины, прижимающей иглу распылителя к седлу), но после нескольких оборотов можно крутить и руками.

Вынимаем распылитель (опять осторожно, не теряем мелкие детали), иглу из распылителя и остальную мелочь, запоминая что, где, откуда и как стояло.

Осталось последнее — выдавить мультипликатор и корпус управляющей камеры. Аккуратно нажимая на стержень снизу чем-нибудь не очень твёрдым и тупым, чтобы не повредить, например деревяшкой, выдавливаем их из корпуса форсунки

На корпусе управляющей камеры (на фото выше он находится слева) примерно посередине одеты две прокладки (внизу номера)
Теперь форсунка полностью разобрана и осталось почистить все её детали, для этого я применял тряпку, очиститель карбюратора и растворитель
Распылитель напрямую продувал из баллона очистителя




На выходе было 6 факелов в разные стороны. Саму иглу долго тёр тряпочкой, смоченной в очистителе карбюратора, в идеале она должна стать блестящей без каких-либо желтоватых оттенков.
Следующий важный элемент форсунки — обратный клапан. В нём загрязняется шарик и его гнездо.
Шарик я очищал катаниями между двумя слоями бумаги, смоченными очистителем карбюратора, ибо взять его в руку и почистить ну никак не получалось, слишком уж он маленький. Гнездо шарика (оно же выпускное дроссельное отверстие) продувал из баллона очистителя, таким же способом продувал и впускное дроссельное отверстие (это те самые отверстия диаметром в доли миллиметра, через которые наполняется и опустошается камера управления)

Ну и все остальные детали надо бы протереть, убрать хотя бы видимые отложения.
После очистки всех элементов приступим к сборке, вот последовательность всех-всех-всех элементов форсунки:

Теперь приступаем к сборке
Если после сборки форсунки не будут сразу же установлены в двигатель и запущены в работу, то все детали необходимо смазать. Лучше соляркой — родной для них жидкостью, если нет возможности, то хоть чем-нибудь, жидким ключом например. Это надо, чтобы сухие детали внутри не заржавели.

Первым делом установим стержень и управляющую камеру. Их нужно просто вставить внутрь корпуса, но есть особенность: отверстие на боку клапанного элемента должно быть напротив входного отверстия на внутренней стороне корпуса форсунки. А иначе топливо не будет заходить в камеру обратного клапана, следовательно и не будет выходить при открытии клапана, в общем форсунка работать не будет.

Запоминаем напротив какого символа на торце управляющей камеры находится впускное дроссельное отверстие. Смотрим в корпус форсунки и располагаем его так, чтобы входное топливное отверстие располагалось строго сверху, затем, просто вставляем наши стержень с камерой в правильном положении, ориентируясь на запомненный ранее символ

Далее собираем элементы распылителя, вставляем внутрь иглу, собираем мелкие детальки и закручиваем наконечники, пока не затягиваем.

Далее аккуратно собираем клапан. Шарик и шарикодержатель (седло шарика) в виде цилиндра с углублением магнитные и притягиваются к стержню с шляпкой к которому они должны прилегать (притягиваются они слабо, поэтому будьте осторожны. Всю эту конструкцию собираю вне клапана, а потом аккуратненько завожу в клапан и закручиваю гайкой, она, кстати, тоже не симметричная, поэтому не перепутайте сторону. Теперь можно всё затянуть: и эту гайку и наконечник форсунки

Далее нужно прикрутить штуцер подачи топлива и затянуть его.
Теперь осталось собрать механизм с трёхлепестковой штукой, одеваем на неё пружинку, устанавливаем и фиксируем имеющимся полукольцом.
Вставляем шайбу и пружинку в соленоид и накручиваем его, не забыв положить шайбу-прокладку

Форсунка прекрасно прочищена и собрана, готова к бою. Но точное ее рабочее состояние может показать стенд, что я и сделал. Форсунка работает как новая — вердикт стенда
По итогу получаем результат в денежном эквиваленте равном 4000, или лучше новая за 25000

Так как ничто не вечно, то и некоторым деталям форсунки может настать конец, например, может залипнуть игла в распылителе и я правда не знаю как её аккуратно достать не повредив. Может износиться седло клапана с шариком, так же может отжить своё пара клапан-мультипликатор. На этот случай есть возможность заказать запчасти, вот коды, которые мы можем забить в экзисте

Компьютерная прописка форсунок Common Rail и их адаптация на дизельном двигателе

Форсунка современного дизельного двигателя представляет собой сложный электронно-механический агрегат. Так называемые механические форсунки, управление которыми осуществлялось напрямую водителем, постепенно становятся историей. В автомобилях, выпускающихся сегодня, управление топливной системой осуществляет компьютер, то есть ЭБУ. Так что в системе Common Rail форсунка является, по сути, периферийным устройством и, чтобы центральный компьютер мог им управлять, последнему требуется соответствующий «драйвер».

Что такое прописка форсунок Common Rail

Все бы было просто, если бы все моторы были одинаковы, но и сами моторы, и управляющая ими электроника разнятся – первые по мощности и объемам цилиндров, что требует и разных форсунок. Каждая дизельная форсунка имеет свой код, то есть условное обозначение своих оптимальных параметров. Когда форсунка устанавливается на двигатель, ЭБУ считывает этот код и определяет, подходит ли новый агрегат для работы на данном конкретном моторе или нет. В первом случае она «принимается» ЭБУ, во втором нет, то есть подача топлива на нее блокируется управляющим устройством. Этот код является, по сути, своего рода предохранителем, защищающим мотор от установки на него тех агрегатов, которые обладают не подходящими для работы на нем агрегатов.

Но, к сожалению, нет единой системы этих кодов, так что форсунки разных производителей, обладающих по факту одинаковыми рабочими параметрами, могут и не встать на двигатель. Прописка форсунок Common Rail – это процедура их идентификации блоком управления автомобиля. Ее можно сравнить с пропиской нового жильца, которому, чтобы иметь право на проживание, нужно не только купить квартиру в доме, но и прописаться у управдома – только после этого он «впишется» в жилищное товарищество. В большинстве случаев, если в процессе ремонта двигателя на него устанавливаются форсунки оригинального производства, эта процедура не требуется. ЭБУ, обнаружив у «нового жильца» стандартный код, распознает его и принимает новую форсунку. Но, если, скажем, вы заменили форсунку Bosh на Delphi, ее код может оказаться для ЭБУ незнакомым. Вот тогда-то и возникает необходимость вносить коррективы в «драйвер» блока управления, контролирующий работу топливной системы.

У всех форсунок коды различаются, как разнится и количество параметров, этими кодами описываемыми. Так, код большинства форсунок фирмы Делфи содержит лишь один такой параметр. Потому-то, как показывает практика, именно для форсунок фирмы Делфи эта проблема оказывается наиболее актуальной.

Защита от контрафакта

Казалось бы, чего проще: почему бы всем производителям форсунок не договориться и не стандартизировать эти компьютерные коды и тем самым существенно облегчить жизнь автосервисам? Но дело в том, что код форсунки, помимо информации о ее рабочих параметрах, несет в себе и много иных, не менее важных, сведений. В частности, сведений о ее происхождении, что позволяет защитить покупателей запчастей от продавцов контрафактной продукции.

Таким образом, наличие этого кода является своего рода паспортом форсунки и на основании «подлинности» этого паспорта мастер, осуществляющий ремонт топливной системы дизельного ДВС, прописывает ее в моторе. Такая адаптация форсунок Common Rail является вполне законной процедурой, предусмотренной техническим регламентом ремонта двигателя.

ЭБУ автомобилей настроены таким образом, что способны сами, без внесения изменений в систему, прописать форсунки с близкими по значению кодами. Поэтому в большинстве случаев необходимости в адаптации даже новых форсунок не возникает. Но время от времени такая проблема при ремонте все-таки встает. Опыт наших специалистов позволяет ее решить без каких-либо дополнительных затрат со стороны заказчика

Заметки на полях. Теоретически, прописать на мотор можно любую форсунку, даже ту, параметры которой не совпадают с предусмотренными стандартами, установленными разработчиками двигателя. Для этого нужно перепрограммировать сам ЭБУ, что является процедурой уже не вполне законной. Тем самым можно, например, увеличить мощность автомобиля. Но нужно понимать, что подобная процедура не только незаконна, но, согласно законам физики, и чревата рядом проблем. Любое улучшение одного параметра автоматически влечет за собой ухудшение каких-то других. Проще говоря, если где-то прибыло, где-то обязательно что-то убыло. Принудительное увеличение мощности мотора происходит за счет уменьшения его ресурса и снижения экологических характеристик. После такого вмешательства в работу дизеля он перестанет соответствовать экологическим нормам Евро. Если уменьшение ресурса мотора проблема исключительно владельца автомобиля, то ухудшение его экологических характеристик может стать поводом для, как минимум, серьезного штрафа. А кроме этого при пересечении таким автомобилем границы Евросоюза она может быть задержана работником таможенной службы.

Необходимость в прописке форсунок, как мы уже говорили, возникает далеко не всегда. В подавляющем большинстве случаев, например, после ремонта форсунок или даже после замены их на оригинальные или даже аналогичные те легко распознаются автомобильной электроникой и работают без каких-либо проблем. Поэтому мы стараемся использовать для ремонта топливной аппаратуры Common Rail использовать оригинальные запчасти, дабы не создавать ненужных проблем и не перегружать наших заказчиков излишней информацией. Даже если новой форсунке и потребуется прописка, наши специалисты выполнят ее, потратив на эту процедуру минимум времени. Тем более, что ремонт этих агрегатов включает ряд других, куда более трудоемких операций.

Устройство автомобилей

Форсунки Common Rail связаны с аккумулятором короткими магистралями высокого давления и устанавливаются с зажимными скобами в головке цилиндра.
Требуемые момент начала впрыскивания и величина подачи топлива обеспечиваются форсунками с электромагнитным клапаном.
Момент начала впрыскивания в координатах «угол-время» устанавливается ЭСАУ дизеля с помощью двух датчиков: частоты вращения коленчатого вала (ДПКВ), и датчика фаз распределительного вала (ДПРВ).

В некоторых современных аккумуляторных системах используются форсунки с пьезоэлементом вместо электромагнитного клапана.

Форсунка состоит из следующих функциональных блоков:

• бесштифтовой распылитель;
• гидравлическая сервосистема;
• электромагнитный клапан.

Топливо подается по магистрали 9 высокого давления (рис. 1, а) через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие 10 подачи топлива – в камеру 5 управляющего клапана. Через дроссельное отверстие 8 отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с магистралью 1 обратного слива топлива.
При закрытом дроссельном отверстии 8 (рис. 1, а) гидравлическая сила, действующая сверху на поршень 11 управляющего клапана, превышает силу давления топлива снизу на конус 6 иглы распылителя. Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает отверстия 7 распылителя.
В результате топливо не попадает в камеру сгорания.

Рис. 1. Форсунка (принцип действия)
а) форсунка в со стоянии покоя; b) форсунка открыта; с) форсунка закрыта;
1 — Магистраль обратного слива топлива; 2 — Катушка электромагнита; 3 — Якорь электромагнита; 4 — Шарик клапана; 5 — Камера управляющего клапана; 6 — Конус иглы распылителя; 7 — Отверстия распылителя; 8 — Дроссельное отверстие отвода топлива; 9 — Магистраль высокого давления; 10 — Дроссельное отверстие подачи топлива; 11 — Поршень управляющего клапана

При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх, открывая дроссельное отверстие 8 (рис. 1, b). Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на поршень управляющего клапана.
Под действием давления топлива на конус 6 игла распылителя отходит от седла, так что топливо через отверстия 7 распылителя попадает в камеру сгорания цилиндра. Такое непрямое управление иглой применяют по той причине, что непосредственного усилия электромагнитного клапана недостаточно для быстрого подъема иглы распылителя.
Управляющая подача – это дополнительное количество топлива, предназначенного для подъема иглы, которое после использования отводится в магистраль обратного слива топлива.

Кроме управляющей подачи, существуют утечки топлива через иглу распылителя и направляющую поршня управляющего клапана. Все это топливо отводится в магистраль обратного слива, к которой присоединены все прочие агрегаты системы впрыска, и возвращается в топливный бак.

Цикл работы форсунки делят на четыре рабочих такта:

• форсунка закрыта (с подачей высокого давления);
• форсунка открывается (начало впрыскивания);
• форсунка полностью открыта;
• форсунка закрывается (конец впрыскивания).

Эти рабочие состояния определяются распределением сил в конструктивных элементах форсунки. При неработающем двигателе и отсутствии давления в аккумуляторе пружина прижимает иглу распылителя к седлу, закрывая форсунку.

Форсунка закрыта (состояние покоя)

В состоянии покоя напряжение на электромагнитный клапан не подается (рис. 2, а).
Когда шарик 4 клапана прижимается пружиной к седлу (рис. 1, а), дроссельное отверстие 8 закрыто. В камере управляющего клапана создается высокое давление. То же давление создается в камере распылителя.
Сила давления на торцевую поверхность поршня управляющего клапана и сила пружины распылителя держат иглу распылителя в закрытом состоянии, сопротивляясь усилию, которое развивает топливо, давящее на конус 6 иглы распылителя.

Форсунка открывается (начало впрыскивания)

Форсунка находится в состоянии покоя. В момент подачи на катушку электромагнита тока страгивания электромагнитный клапан быстро срабатывает. Малое время открывания форсунки может достигаться изменением соответствующих параметров в блоке управления форсунками.
Усилие электромагнита преодолевает силу пружины, якорь сдвигается, и шарик клапана открывает дроссельное отверстие. Затем величина тока страгивания снижается до величины тока удержания, которая гораздо меньше. Через дроссельное отверстие топливо из камеры управляющего клапана перетекает в магистраль обратного слива.

Рис. 2. Электромагнитная форсунка Common Rail (схема)
а) форсунка закрыта (состояние покоя); б) форсунка открыта (впрыскивание):
1 — Магистраль обратного слива топлива; 2 — Штекер электрического подключения; 3 — Электромагнитный клапан; 4 — Магистраль высокого давления; 5 — Шарик клапана; 6 — Дроссельное отверстие отвода топлива; 7 — Дроссельное отверстие подачи топлива; 8 — Камера управляющего клапана; 9 — Поршень управляющего клапана; 10 — Канал подвала топлива к распылителю; 11 — Игла распылителя

Дроссельное отверстие 7 подачи топлива (рис. 2, а) предотвращает полное выравнивание давления, благодаря чему давление в камере управляющего клапана снижается до меньшей величины, чем давление в камере распылителя.
Пониженное давление в камере управляющего клапана и действие пружины, которая давит на поршень управляющего клапана, преодолеваются давлением в камере распылителя на конус иглы распылителя, за счет чего сдвигается поршень управляющего клапана вместе с иглой распылителя.
Начинается впрыскивание топлива.

Скорость открытия распылителя определяется различием интенсивности лотка топлива в дроссельных отверстиях 6 и 7. Поршень управляющего клапана достигает верхнего положения и опирается там на топливную подушку, возникающую из-за потока топлива между отверстиями 6 и 7. Теперь распылитель форсунки полностью открыт, и топливо впрыскивается в камеру сгорания под давлением, которое приблизительно соответствует давлению в аккумуляторе.
В этот момент распределение сил в форсунке подобно распределение сил во время фазы открывания.

Количество впрыснутого топлива пропорционально времени включения электромагнитного клапана и не зависит ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от режима работы ТНВД (впрыскивание, управляемое по времени).

Форсунка закрывается (конец впрыскивания)

Когда электромагнитный клапан обесточивается, якорь силой пружины запирания клапана прижимается вниз и шарик клапана запирает дроссельное отверстие 8 (рис. 1, с). При этом диск якоря сжимает возвратную пружину, которая демпфирует действие пружины запирания клапана с тем, чтобы избежать смятия седла при резкой посадке шарика клапана.
После перекрытия дроссельного отверстия отвода топлива давление в камере управляющего клапана вновь достигнет той же величины, что и в аккумуляторе. Это повышенное давление смешает вниз поршень управляющего клапана вместе с иглой распылителя.
Когда игла плотно примыкает к седлу распылителя и запирает его отверстия, впрыскивание прекращается. Скорость открытия отверстий распылителя определяется интенсивностью потока, идущею через дроссельное отверстие подачи топлива.

Достоинства и недостатки системы Common rail

Изначально уровень давления, создаваемый на топливной рампе, составлял 140 МПа. Начиная с четвертого поколения, система позволила достигать показателей до 220 МПа. Такой прогресс позволил добиться увеличения объема топлива, впрыскиваемого в цилиндры мотора за один цикл, а следовательно, повысить мощность дизельных автомобилей.

Аккумуляторные топливные системы используют целый комплекс датчиков, позволяющих учитывать:

• давление в магистральном трубопроводе;
• скорость вращения коленчатого вала;
• расход воздуха, положение педали газа;
• температуру топлива и воздуха;
• данные лямбда-зонда.

Сигналы, поступающие от этих датчиков, дают возможность ЭБУ максимально оптимизировать работу дизельного двигателя. В сравнении с системами ТНВД с насос-форсунками, ремонтопригодность Common Rail выше в силу более простого устройства.

Среди недостатков системы Коммон Рейл – необходимость использования топлива более высокого качества. Поскольку в таких двигателях используются конструктивно сложные форсунки, их ресурс ниже. Также очень важно обеспечение полной герметичности. Так, например, при поломке форсунки, ее клапан будет постоянно находиться в открытом положении, и топливная система перестанет работать.

Появление топливной системы Common Rail стало настоящим прорывом в производстве дизельных двигателей. Она обеспечила возможность применения для дизелей всех классов высоких экологических стандартов, активно внедряемых в развитых странах.