Автозапчасти и СТО

Система впрыска Common Rail является самой современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы, наподобие бензиновых ДВС (Common Rail в переводе означает общая рампа). Система впрыска разработана специалистами фирмы Bosch.

Наибольшее распространения получили четыре типа систем COMMON RAIL, названным по имени их производителя. BOSCH, DELPHI, DENSO и SIEMENS. Каждый автопроизводитель имеет собственную аббревиатуру, которая обозначает как систему, так и ее отдельные элементы :

• BMW : D-двигатели (также используются Land Rover как TD4)

• Cummins и Scania : XPI

• Cummins : CCR

• Daimler : CDI (для автомобилей Chrysler и Jeep — CRD)

• Fiat : Fiat, Alfa Romeo и Lancia — JTD (MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD, DDiS, Quadra-Jet)

• Ford Motor : TDCi Duratorq и Powerstroke

• General Motors : Opel/Vauxhall — CDTi и DTi для Isuzu

• General Motors : Daewoo/Chevrolet — VCDi (VM Motori — Ecotec CDTi)

• Honda : i-CTDi

• Hyundai и Kia : CRDi

• Mahindra : CRDe

• Maruti Suzuki : DDiS

• Mazda : CiTD

• Mitsubishi : DI-D

• Nissan : dCi

• PSA Peugeot Citroen : HDI, HDi (Volvo S40/V50 использует двигатели PSA 1,6D & 2,0D, JTD)

• Renault : dCi

• SsangYong : XDi

• Subaru : TD

• Tata : DICOR

• Toyota : D-4D

• Volkswagen Audi Group (Skoda) : TDI. CR в 2005 году пришла на смену насос-форсункам.

• Volvo : D3, D4 и D5

Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Главным преимуществом системы Common Railявляется широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Railвключает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.

1. топливный бак
2. топливный фильтр
3. топливный насос высокого давления
4. топливопроводы
5. датчик давления топлива
6. топливная рампа
7. регулятор давления топлива
8. форсунки
9. электронный блок управления
10. сигналы от датчиков
11. усилительный блок (на некоторых авто)

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления — плунжерного типа. Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.
Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе. Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам. Форсунка важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки. Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя. Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие. Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

Принцип действия системы впрыска Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива. В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.
С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

2 предварительных впрыска — на холостом ходу;
1 предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
0(предварительный впрыск не производится) — при полной нагрузке.
Основной впрыск обеспечивает стабильную работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и улучшения сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

• 1 поколение – 140 МПа, с 1999 года;

• 2 поколение – 160 МПа, с 2001 года;

• 3 поколение – 180 МПа, с 2005 года;

• 4 поколение – 220 МПа, с 2009 года.

Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.

ТНВД является одним из основных ко элементов в конструкции системы впрыска двигателя. Он выполняет, как правило, две важнейшие функции: 1- нагнетание определенного количества топливной жидкости; 2- регулирование по времени начала впрыскивания. С момента появления аккумуляторных систем впрыска работа по регулированию времени начала впрыска была возложена на управляемые электроникой форсунки.
Основу ТНВД составляет плунжерная пара. Данный механизм составляет поршень (другое название- плунжер) и цилиндр (другое название — втулка) совсем небольшого размера. Плунжерную пару изготавливают из стали высокого качества и делают это с высочайшей точностью. Так, что между плунжером и втулкой имеется минимальный зазор (сопряжение прецизионное). В системе Common Rail используется Магистральный ТНВД.

Магистральный ТНВД

С конструктивной точки зрения магистральный насос может иметь 1(один), 2(два) или 3(три) плунжера. Приводы плунжеров осуществляются с помощью использования кулачкового вала либо кулачковой шайбы.

При вращательном движении кулачкового вала (эксцентрика кулачковой шайбы) под действием возвратной пружинки плунжер двигается вниз. Увеличивается объем компрессионной камеры и уменьшается давление в ней. Под воздействием разряжения воздуха открывается клапан впуска, и топливная жидкость поступает в камеру. При движении плунжера вверх происходит возрастание давления в камере, клапан впуска закрывается. При создании определенного давления открывается клапан выпуска и топливная жидкость поступает в рампу. Управление подачей топливной жидкости производится в зависимости от потребностей двигателя и осуществляется с помощью клапана дозирования топливной жидкости. В исходном (обычном) положении этот клапан открыт. Но по сигналу электронного блока управления он закрывается на определенную ширину, тем самым регулируется количество затекающей в компрессионную камеру топливной жидкости.

Форсунка (инжектор), являясь элементом конструкции системы впрыскивания, предназначена для того, чтобы качественно дозировать подачу топливной жидкости, его распыление в камере сгорания (коллекторе впуска) и образование топливно-воздушной смеси. Форсунки используются в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных вариантах двигателей устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыскивания. В зависимости от того, каким способом осуществляется впрыскивание, различают нижеприведённые виды форсунок:

1. электромагнитные
2. электрогидравлические
3. пьезоэлектрическая

Электромагнитная форсунка

Устанавливается, как правило, на бензиновые двигатели, в том числе оборудованные системой непосредственного впрыска. Имеет достаточно простое и надежное устройство. Оно включает электромагнитный клапан с иголкой и сопло.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется так: в соответствии с заложенным в него алгоритмом электронный блок управления точно обеспечивает подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана в нужный момент. При всём этом создается электромагнитное поле, оно, преодолевая усилия пружинки, втягивает якорь с иголкой и освобождает сопло. В результате производится впрыск топливной жидкости. С исчезновением напряжения пружка возвращает иголку форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка

Используется на дизельных двигателях, в том числе на оборудованных системой впрыскивания Common Rail. В конструкцию электрогидравлической форсунки входит электромагнитный клапан, камера управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы этой форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыскивании, так и при его прекращении. В начальном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, иголка форсунки прижата к седлу по средствам силы давления топливной жидкости на поршень в камере управления. Впрыскивание топливной жидкости не происходит. При этом давление топлива на иголку, ввиду разности площадей контакта, меньше давления на поршень. По точной команде электронного блока управления запускается работа электромагнитного клапана, открывая сливной дроссель. Топливная жидкость из камеры управления идёт через дроссель к сливной магистрали. Впускной дроссель при этом препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и в магистрали впуска. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не претерпевает изменений. Игла поднимается, происходит впрыск топливной жидкости.

Пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка)

Это самое совершенное устройство, обеспечивающее впрыск топливной жидкости. Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

К преимуществам пьезофорсунки относят: быстроту срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), как следствие этого, возможность многократного впрыскивания топливной жидкости в течение одного цикла работы, точную дозировку впрыскиваемой топливной жидкости. Всё вышеперечисленное стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой. Он основан на изменении длины пьезокристалла, которое происходит под действием напряжения. Конструкция самой пьезоэлектрической форсунки включает следующие элементы : пьезоэлемент, толкатель, клапан переключения и иголку. Все они помещены в корпус.

В работе форсунки данного вида, так же как и в электрогидравлическом аналоге, используют гидравлический принцип. В начальном положении иголка сидит на седле в результате высокого давления топливной жидкости. Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина. Передается усилие на поршень толкателя, открывается переключающий клапан и топливная жидкость поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы снижается. Иголка за счет давления в нижней части поднимается, таким образом производится впрыск топливной жидкости.

Common Rail. Диагностика и ремонт форсунок.

Дизельные двигатели совершенствуются и усложняются, однако используемая при их производстве система Common Rail технически более проста по сравнению, например, с ранее применяемыми системами с механическим ТНВД. На сегодняшний день система Common Rail занимает главенствующие позиции на рынке, вытеснив с него конкурентов с насос-форсунками. В этой статье поговорим о том, возможно ли выполнить ремонт форсунок Common Rail и насколько этот процесс сложный.

Преимущества и недостатки форсунок систем Common Rail

Система функционирует за счет общего аккумулятора, иначе называемого топливной рампой, передающего горючее форсункам. В переводе с английского «Common Rail» означает «общая рампа». Разработкой всех элементов системы впрыска занимались специалисты концерна Bosch, снискавшие доверие благодаря дотошному подходу к своим разработкам.

Благодаря системе Common Rail:

• минимизируется расход топлива;
• снижается уровень шума работающего двигателя;
• сокращается токсичность выхлопов.

Система Common Rail обладает неоспоримым преимуществом – широким диапазоном регулировки топливного давления и момента начала впрыска. Подобные характеристики были достигнуты за счет того, что процессы нагнетания давления в топливной системе и впрыск были разделены.

Что касается конструктивных особенностей, система представлена следующими элементами:

• комплексом датчиков;
• электронным блоком управления;
• электронасосом;
• ТНВД;
• фильтрующим элементом;
• форсунками;
• топливной рампой, являющейся основой всей системы.

Разница с традиционными системами подачи топлива в цилиндры двигателя заключается в использовании топливного насоса высокого давления, имеющего всего один канал. Благодаря бесперебойной подаче дизельного топлива двигатель работает более эффективно.

Система Common Rail обладает следующими преимуществами:

• поддержанием стабильно высокого давления, независящего от скорости вращения коленвала – это обеспечивает стабильность работы двигателя как на холостом ходу, так и при высоких оборотах;
• максимально точным дозированием объемов топлива, поступающих в двигатель, что достигается за счет электронного блока управления – благодаря такому принципу работы каждая порция горючего сгорает полностью;
• простотой конструкции и легкостью ремонта, поскольку проблем с приобретением необходимых запчастей для системы Common Rail не возникает.

Впрочем, система обладает и определенными недостатками:

• необходимостью использования сложных по конструкции форсунок, а также их достаточно частой заменой;
• при разгерметизации даже одного элемента топливной системы происходит полное прекращение подачи топлива в ГБЦ;
• необходимостью использования только качественного дизельного топлива, в противном случае система в скором времени выйдет из строя.

Ремонтопригодность форсунок Common Rail разных систем

Легковые автомобили оснащаются несколькими разновидностями форсунок Common Rail. Четыре компании-изготовителя (Bosch, Continental, Delphi, Denso) занимаются производством двух типов систем – электромагнитных и пьезоэлектрических. Компании Bosch, Delphi и Denso давно известны в качестве производителей электронных систем для автомобилей.

Концерн Bosch занимается созданием систем впрыска с начала прошлого столетия. Технология впрыска, разработанная компанией Lucas, была выкуплена у нее фирмой Delphi. Своим опытом в данном вопросе японский Denso обязан Bosch и Magnetti Mareli, с которыми он совместно работал. Конкуренцию немецкой компании Bosch составил Continental, купивший Siemens и VDO. На выпускаемые Continental форсунки на протяжении последнего года наносится логотип компании, ранее они обозначались логотипом Siemens.

Лидирующие позиции на рынке занимает концерн Bosch, производящий как электромагнитные, так и пьезоэлектрические форсунки. Компании Delphi и Denso также занимаются выпуском обоих видов форсунок, но масштаб производства у них значительно меньше. С конвейеров Continental (Siemens) сходят исключительно пьезоэлектрические элементы.

Каждая компания расхваливает свою продукцию, заявляя о том, что именно она является лучшей, однако многие системы Common Rail обладают рядом недостатков. Наиболее простыми с конструктивной точки зрения являются форсунки Common Rail, выпускаемые компанией Bosch. Их ремонт также не представляет никаких сложностей.

Форсунки, выпускаемые Delphi, обладают более сложной системой управления. Однако они сильнее зависят от качества топлива и не могут похвастаться долговечностью. Наиболее надежные электромагнитные элементы производит компания Denso, однако запчасти для ремонта форсунок Common Rail этой фирмы не всегда просто достать. Наибольшей сбалансированностью обладают пьезоэлектрические форсунки, выпускаемые Bosch и Continental, а также частично Denso. Эти изделия схожи как в части конструктивных решений, так и по надежности. Пьезопродукция Delphi столь высокой надежностью не отличается.

Выпускаемые компанией Bosch форсунки с классическим впрыском наиболее просты в ремонте. Любой специализированный сервисный центр в состоянии выполнить ремонт дизельных форсунок Common Rail, главное, чтобы попался опытный мастер.

Ремонт электромагнитных форсунок Delphi возможен, однако в этом случае потребуется заменить наконечник и перекодировать форсунки по окончании восстановительных работ. Стоить такой ремонт будет дороже, однако если кодировку не выполнить, возможны перебои в работе двигателя. Наиболее долговечными являются электромагнитные изделия, производимые компанией Denso, однако отсутствие запчастей делает их ремонт практически невозможным.

Ремонт пьезофорсунок Common Rail, выпускаемых компаниями Delphi и Bosch, невозможен. Continental (Siemens) начал выпускать изменяющие размер наконечники впрыска, благодаря чему эти форсунки теперь подлежат ремонту. Впрочем, это относится не ко всем авто, а лишь к ряду моделей, укомплектованных двигателями PSA 2.0 HDI 16V (например, дизельные Ford Mondeo IV, Focus, Galaxy, S-Max и Volvo S40, S60).

Простая диагностика и ремонт форсунок Common Rail

Ремонт топливных форсунок Common Rail может потребоваться в случаях:

• естественного износа механизма (их ресурс рассчитан примерно на 150 тыс. километров пробега);
• использования дизельного топлива низкого качества.

О возникновении неполадок и необходимости выполнения ремонта систем форсунок Common Rail можно судить по следующим признакам:

• трудностям при запуске двигателя;
• сильным шумам и вибрации работающего двигателя;
• резкому ухудшению динамических характеристик авто;
• повышенному расходу топлива;
• плотному черному дыму, выходящему из глушителя;
• хлопкам, раздающимся в трубах глушителя.

1. Если форсунка стучит.

Заметив стук форсунки, не стоит впадать в панику. Чаще всего причиной стука являются излишние усилия мастера, перекрутившего соединение. Это приводит к деформации уплотнительной резинки, частично вылезающей из-под форсунки. Сама она при этом начинает раскачиваться в гнезде во время езды и, ударяясь о корпус двигателя, издавать стучащие звуки.

Ремонт форсунок ТНВД Common Rail в данном случае будет простым. Однако прежде чем приступать к устранению шума, необходимо выяснить, какая из форсунок является его причиной. Для этого:

• заведите двигатель;
• откройте капот;
• поочередно отсоединяйте провода от контактов форсунок;
• прекращение стука после отключения контакта укажет на то, что именно данная форсунка и является причиной шума;
• заглушите двигатель, выкрутите форсунку из гнезда;
• заменив прокладку, вставьте форсунку обратно.

2. Если не поступает топливо.

Проверка и ремонт форсунок Common Rail требуется также в случае непоступления топлива. Впрочем, данная неисправность вызвана не самой форсункой, а повреждением других элементов топливной системы:

• засором шлангов подачи топлива;
• утечкой горючего;
• поломкой насоса;
• засором фильтра.

Столкнувшись с непоступлением топлива на форсунку, проверьте все элементы системы. Иногда причиной неисправности является отхождение контактов от разъемов питания. Справиться с ситуацией в этом случае можно, просто присоединив провода к форсункам.

3. Если форсунка на дизеле течет.

Еще одной неисправностью, требующей выполнения ремонта ремонт форсунок Common Rail своими руками, является подтекание из-под них топлива. Эта неисправность не сможет остаться незамеченной, поскольку в нормальном состоянии двигатель является сухим.

Причин протечек может быть много, чаще всего они возникают из-за плохой затяжки или повреждения прокладки. Ремонт системы будет следующим:

• форсунка выкручивается из гнезда;
• чистой безворсовой тканью протирается само изделие, а также место, где оно вкручивается в ГБЦ;
• форсунка и место вкручивания натирается мелом – при потемнении мела необходимо выполнить дополнительную очистку, например, при помощи ацетона;
• после замены резинового кольца деталь вставляется в гнездо;
• при заведенном двигателе необходимо проверить, перестало ли подтекать топливо из-под форсунки;
• при продолжающемся подтекании требуется замена медного кольца;
• форсунка вкручивается до упора, однако чрезмерно применять силу не следует, иначе возможно повреждение медного уплотнителя.

Целесообразность ремонта форсунок Common Rail Bosch, Denso, Delphi

В ряде случаев ремонта форсунок Common Rail нецелесообразен, правильным решением станет покупка новой детали. Выбор оптимального варианта зависит от марки форсунки.

• Bosch Common Rail.

  Ремонт форсунок Common Rail, выпускаемых компаний Bosch, сложностей не представляет. Если двигатель укомплектован форсунками этого производителя, то имеет смысл отремонтировать их, не покупая новые.

  Чаще всего в форсунках Bosch выходят из строя мультипликатор и распылитель, именно они и нуждаются в замене.

  Мультипликатор представляет собой клапан, состоящий из седла и штока. Чаще всего он выходит из строя из-за упирающегося в шток седла, которое разбивается при эксплуатации. Проблем с заменой седла не возникает, необходимо отогнуть фиксирующие элементы и заменить старый элемент новым. Изношенный шток замене не подлежит, в таком случае требуется покупка нового мультипликатора.

  Износ и поломки распылителя более редки, на эту деталь распространяется заводская гарантия. Ресурс распылителя рассчитан примерно на 100 тыс. км пробега. Впрочем, если заправлять автомобиль некачественным дизельным топливом, то можно столкнуться с выходом распылителя из строя через каких-то 20–30 тыс. км пробега. Ремонт детали заключается в прочистке ее при помощи ультразвука. При отсутствии ультразвукового излучателя подойдет обычный баллон со сжатым воздухом.

• Delphi Common Rail. 

  В форсунках Common Rail этого производителя возможен ремонт двух элементов – клапанного механизма и самого распылителя. Проблем с разборкой и чисткой не возникает.

  Устройство клапанного механизма форсунок Delphi иное – подача топлива регулируется опускающейся и поднимающейся вертушкой. Основные неисправности заключаются в износе напыления последней, а также в разбитом в процессе эксплуатации посадочном месте. Хотя заменить одну вертушку возможно, проще поменять клапан целиком.

  Для чистки распылителя также рекомендуют использовать ультразвук. Если очистка не увенчалась успехом, стоит купить новый распылитель. Снять и надеть его на форсунку более чем просто.

• Denso Common Rail.

  Ресурс форсунок Denso составляет около 150 тыс. км пробега. К тому же их стоимость ниже по сравнению с продукцией европейских компаний. В то же время ремонт форсунок Common Rail практически невозможен, поскольку компания Denso не занимается продажей запчастей к своим изделиям. Соответственно, при выходе из строя необходимо покупать новые.

  Иногда автовладельцы прибегают к такому варианту, как сборка одной форсунки из нескольких б/у, однако сделать это под силу далеко не каждому, так как изначально производитель не предполагал проведение ремонтных работ в отношении своих изделий.

  Улучшить работу форсунок можно, прибегнув к ультразвуковой чистке. После этого рабочие свойства элемента будут временно восстановлены. Достоинствами этих изделий являются качество и продуктивность, а недостаток заключается в том, что их ремонт и восстановление невозможны.

• Piezo Bosch, Piezo Siemens. 

Компании Bosch и Siemens занимаются выпуском пьезоэлектрических форсунок нового поколения, в которых электромагнитный клапан заменен пьезокристаллом. Стоимость такой форсунки варьируется от 16 до 40 тыс. рублей за один элемент, при этом впрыск топлива в главный блок цилиндра будет точно дозированным.

Поломка пьезоэлектрической форсунки возможна из-за выхода из строя гидроаккумулятора либо из-за западания клапанного механизма. Ремонт форсунок Common Rail потребует приобретения запчастей, стоимость которых будет практически равна стоимости новой детали, к тому же сами запчасти можно приобрести только на заказ.

Поскольку стоимость ремонта пьезоэлектрических форсунок Common Rail практически равна стоимости покупки новых, более целесообразным вариантом станет как раз заказ новых деталей.

Источники: rad-star.ru, drive2.ru