Что такое топливная система Common Rail?

Конструктивные особенности системы

Характерная особенность конструкции топливной системы Common Rail ― наличие двух контуров давления, высокого и низкого. В ее состав входят:

Топливный насос низкого давления (или подкачивающий насос) для подачи дизтоплива из бака в напорную магистраль.
Топливный фильтр, в котором есть клапан для предварительного прогрева дизтоплива.
Дополнительный топливный насос для подачи дизтоплива от нагнетательной магистрали.
Топливный фильтр грубой очистки.
Датчик температуры для определения уровня прогрева дизтоплива.
Топливный насос высокого давления (ТНВД). Обеспечивает подачу дизтоплива в цилиндры. Автопроизводители отдают предпочтение устройствам распределительного типа.
Перепускной клапан ТНВД для регулирования количества дизтоплива, поступающего в топливную рампу.
Регулятор давления топлива, обеспечивающий поддержание требуемого давления в магистрали высокого давления.
Топливная рейка, которую также называют аккумулятором или рампой, представляет собой специальную трубку из коррозионностойкой стали со штуцерами для подключения манометра и крепления форсунок.
Датчик давления для фиксации и передачи данных на электронный блок управления.
Регулятор давления топлива для поддержания давления в обратной магистрали. Этот клапан для обеспечения работы форсунок поддерживает давление 1 МПа.
Пьезоэлектрические и электрогидравлические топливные форсунки. В конструкции первых используются пьезокристаллы, что дает значительное повышение скорости работы. Для управления вторых применяют электромагнитный клапан.

Согласно статистике, топливные системы Common Rail сегодня установлены на 70% выпускаемых дизельных двигателях.

Принципы и особенности работы

В топливной системе Common Rail используется принцип разделения процесса создания высокого давления и самого впрыска. Для подачи дизтоплива из бака используется ТННД. Очистка от загрязнений и примесей выполняется фильтрами, через которые проходит дизтопливо. В топливный насос высокого давления с механическим приводом топливо поступает по контуру низкого давления. Функция ТНВД заключается в подаче дизтоплива в топливную рампу, где происходит аккумуляция перед впрыском. Такая конструкция дает возможность поддерживать требуемый уровень давления, при этом текущий режим работы мотора на этот параметр не влияет.

Электронный блок управления ДВС на основании полученных от датчиков данных определяет необходимое количество дизтоплива, которое ТНВД должен подать на топливную рампу. Затем происходит открытие клапана дозирования дизтоплива для подачи в аккумулятор. Регулятор обеспечивает требуемый уровень давления дизтоплива.

Передача команды ЭБУ на открытие форсунок происходит после поступления требуемого количества дизтоплива в рампу. Открываются форсунки, соответствующие циклу работы двигателя. Один цикл включает состоящий из трех этапов многократный впрыск:

На предварительном этапе происходит повышение температуры и увеличения сжатия в камере сгорания. Это обеспечивает ускорение процесса самовоспламенения. Для работающего на полной мощности мотора предварительный впрыск не выполняется. На холостых оборотах необходимы два предварительных впрыска, один впрыск нужен при увеличении оборотов.
Работа двигателя обеспечивается на основном этапе.
На дополнительном этапе увеличивается температура нагрева ОГ. Это необходимо для обеспечения сгорания сажи, что уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Количество фаз впрыска в современных моторах колеблется от 7 до 9.

Плюсы Common Rail

Давление в топливной рампе систем первого поколения не превышало 140 МПа. Увеличение давления в последующих поколениях позволило достигнуть уже 220 МПа. Такое улучшение показателя давления дало возможность увеличить объем дизтоплива, поступающего в цилиндры двигателя за один цикл, что повышает мощность дизельных автомобилей.
Использование в системе комплекса датчиков дает возможность учитывать множество параметров, включая скорость вращения коленвала, давление в магистральном трубопроводе, температуру дизтоплива, расход воздуха, данные лямбда-зонда.
Анализ поступающих данных позволяет электронному блоку управления оптимизировать работу мотора. При этом ремонтопригодность системы Common Rail из-за более простого устройства выше, чем у ТНВД с насос-форсунками.

Минусы Common Rail

Необходимость применения более качественного дизтоплива. Меньше ресурс форсунок из-за их сложной конструкции.
Требуется обеспечить герметичность системы, потому что находящийся в открытом положении клапан после поломки форсунки приведет к остановке топливной системы.