какое давление в топливной рампе комон рейл
Особенности устройства и преимущества топливной системы Common Rail
Топливная система Common Rail применяется исключительно в дизельных двигателях и считается наиболее прогрессивной на текущий момент. В сравнении с другими схемами она обеспечивает более экономичный расход топлива, повышает экологическую безопасность автомобиля, отличается низким уровнем шума, но главное — создает более высокое давление подачи в камеру сгорания. О том, как устроена система впрыска Common Rail (Коммон Рейл) и каковы принципы ее работы, пойдет речь далее.
Что такое топливная система Common Rail
Дословно термин Common Rail переводится на русский как общая магистраль. Главной конструктивной особенностью этой системы является наличие топливной рампы, в которой происходит аккумуляция топлива до его дальнейшей подачи в форсунки дизельного двигателя. В силу этой особенности подобные системы также называют аккумуляторными. Впервые она была представлена компанией Bosch в 1996 году.
Конструктивно система Коммон Рейл делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:
1 Подкачивающий топливный насос. Он подает дизельное топливо из бака в напорную магистраль.
2 Топливный фильтр, оснащенный клапаном для предварительного прогрева при низких температурах.
3 Вспомогательный топливный насос. Выполняет перекачку топлива от нагнетательной магистрали.
4 Сетчатый фильтр.
5 Температурный датчик.
6 ТНВД (топливный насос высокого давления) — чаще всего применяется насос распределительного типа.
7 Дозирующий клапан. Он регулирует количество топлива, попадающего в рампу.
8 Регулятор давления дизтоплива. Необходим для поддержания заданных показателей давления топлива в магистрали высокого давления.
9 Топливная рампа или аккумулятор. Фактически представляет собой трубку, по длине которой расположены штуцеры крепления форсунок.
10 Датчик давления. Расположен в магистрали высокого давления. Он фиксирует и передает соответствующие данные ЭБУ (электронный блок управления) двигателя.
11 Редукционный, или перепускной клапан. Позволяет поддерживать показатель давления в обратной магистрали на уровне 1 МПа, что обеспечивает правильную работу форсунок.
12 Топливные форсунки. Бывают двух типов: электрогидравлические или пьезоэлектрические. Первые управляются электромагнитным клапаном, а вторые оснащены пьезокристаллами, что позволяет существенно повысить скорость их работы.
Особенности и принцип работы
Принцип работы топливной системы этого типа основан на разделении процессов создания высокого давления и непосредственно впрыска дизеля. Из топливного бака горючее закачивается в систему насосом низкого давления. При этом оно проходит через фильтры, где очищается от примесей и различных загрязнений. По контуру низкого давления дизтопливо поступает в ТНВД, который имеет механический привод. Он, в свою очередь, выполняет закачку топлива в рампу, где оно аккумулируется до момента впрыска. Это позволяет постоянно поддерживать нужный уровень давления, независимо от текущего режима работы двигателя.
Получая данные от датчиков системы, ЭБУ двигателя определяет, какое количество топлива необходимо подать ТНВД на топливную рампу. После этого открывается клапан дозирования горючего, которое поступает в аккумулятор. Топливо при этом находится под заданным уровнем давления, поддерживаемым регулятором.
Как только необходимый объем дизеля закачивается в рампу, ЭБУ посылает команду на открытие форсунок, соответствующих циклу работы двигателя. В течение одного цикла работы такой системы осуществляется многократный впрыск, состоящий из трех этапов:
1 Предварительный — необходим для повышения температуры и сжатия в камере сгорания, что позволяет ускорить процесс самовоспламенения. На холостом ходу может выполняться два предварительных впрыска, при увеличении оборотов — один, а на полной мощности предварительного впрыска нет.
2 Основной — непосредственно обеспечивающий работу мотора.
3 Дополнительный — необходим для увеличения температуры нагрева отработавших газов, что обеспечивает сгорание сажи и уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу.
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:
1 давление в магистральном трубопроводе;
2 скорость вращения коленчатого вала;
3 расход воздуха, положение педали газа;
4 температуру топлива и воздуха;
5 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.
Кое что о регуляторах давления системы «Common Rail» и как сэкономить более 100$, если в нём кроется причина сбоев работы двигателя…
Фактически уже 4 месяца назад хотел написать пост касаемо его заглавия, но ожидал момента для более наглядной «фотосессии» демонстрации причин сбоев работы из-за этой детали.
Но, как устранил проблему полгода назад, так она больше и не проявлялась, что косвенно позволяет мне с уверенностью предложить своим читателям поступать таким же образом в случае возникновения подобных проблем и не спешить опустошать свой карман для покупки «де-юре»- невосстановимой(по причине конструктивно заложенной невозможности разобрать без разрушения целостности «героя повествования»), а «де-факто»- большой доли вероятности устранения проблемы «без серьёзного хирургического вмешательства»…
Н-да уж…весьма казалось бы сумбурный пролог…
А дело в следующем. Я не стану пророком, если скажу, что научно-технический прогресс в автомобилестроении конструировании, совершенствовании двигателей внутреннего сгорания (а также эффективности сжатия и сжигания дизтоплива в дизельных двигателях в частности) не стоит на месте.
Это в свою очередь выражается в том, что постепенно как говориться «канут в небытие» первые «классические» дизеля системы «BOSH», уступая пальму первенства системам «Common Rail» и т.д.
Я сейчас не буду вдаваться в дебри как работает эта система, поскольку нет смысла повторяться, желающие подробнее узнать как она «фунциклирует» найдут при желании сами, а хочу обратить ваше внимание конкретно на одной из деталей этой системы(то бишь регуляторе давления), который был снят с «Ивеко» и выглядит так:
Вы спросите: — почему столь пристальное внимание мною уделено именно этой детали?
Всё банально просто: — очень часто её неисправность становиться причиной ненормальной работы двигателя и
соответственно вынужденной необходимостью её замены по причине её формальной неремонтопригодности.
И вот здесь, перед тем, как принимать решение(на подобии стоящего на распутье Ильи Муромца перед камнем на картине Васнецова) перед тем, как принять решение по какой дороге идти (в магазин автозапчастей и т.д.) стоит попытаться чётко «локализовать» и диагностировать что именно случилось с вашим регулятором.
Дело в том, что как минимум 3-4 варианта неисправности могут произойти с этой отнюдь не дешёвой деталью.
1. Обрыв(перегар) или КЗ электромагнитной катушки, управляющей дросселированием запорной иглы датчика.
По сути — регулятор давления, это соленоид как втягивающее стартера, только в гораздо меньших размерах и другими «частотами» своего функционирования.
2. Механический износ или подклинивание запорной иглы по причине эксплуатации с хреновой соляркой+ H2O
3. Ну и третья(ИМХО самая распространенная причина «заболевания» вашего движка) это банальное засорение фильтра этого регулятора!
Да, да! Не удивляйтесь! В этом регуляторе есть фильтр! Только он настолько мили…(censorship)), что многие могут не воспринять его всерьёз. А между тем, это очень важная деталька, от которой зависит работа двигателя и «живучесь»(ресурс) таких же не дешёвых форсунок! По сути, этот фильтр — это последний барьер защиты чувствительных к степени чистоты топлива форсунок и в снятом виде выглядит он так:
Изначально, с завода он конечно же приштампован в трёх точках над посадочным пояском. Просто так руками его не сдёрнешь. Чтобы его снять, потребовалось зафиксировать регулятор в тиски и сорвать с посадки губками кусачек, аккуратно(чтобы не повредить резиновое и пластиковое уплотнение) поддев под его развальцованный верхний поясок, используя в качестве точки опоры-качения для срыва с заштамповки подходящую ось-точку опоры»архимедова рычага»(в моём случае удлинитель от набора инструментов).
Теперь вы спросите:- «на кой ляд» мне понадобилось его срывать с его «коронного места»?
Дело в том, что не сняв его с корпуса регулятора, я не смог бы его очистить от микроскопических(видимо металлических) соринок, впившихся в его ещё более микроскопические, сепарированные по всему цилиндру отверстия. Эти соринки торчали по бокам, как иглы у ёжика и…перекрывали аппетит прожорливых форсунок:
Попытки продуть сжатым воздухом компрессора фильтр, не снимая его с регулятора были малоэффективными. Отверстия «стакана» настолько микроскопические, что выдуть «иглообразную» грязь можно было только создав возможность продувать их в сторону, обратную их «втыканию» в тело фильтра.
Вот именно для этого и был произведён демонтаж. Хотя, даже в этом случае с трудом получилось выдуть грязь, труды оказались не напрасны.
Конкретно, после сборки и установки обратно, двигатель перестал страдать «циклической» нехваткой топлива и вошёл в нормальный рабочий режим. Но после пробега примерно 90-100 км видимо опять «всосало» остатки сора и пришлось снова повторить процедуру очистки. После этого всё стабилизировалось и уже 4-ый месяц двигатель работает без проблем.
Конечно, было бы гораздо проще, если бы регулятор был разборный, как в статье:
www.drive2.ru/b/456298975868225012/
…но даже в таких случаях оказывается, что «голь на выдумку хитра.»))
Так что, граждане-господа-товарищи, если у вас случилась подобного рода ситуация, рекомендую проделать тоже самое, и с большой долей вероятности вы сможете сэкономить свои денежки!
Видео на эту же тему:
Частый вопрос: Какое должно быть давление в топливной рампе Common Rail?
Давление в топливной рампе регулируется исключительно посредством регулятора давления топлива (DRV). ТНВД должен создавать минимальное давление в рампе на уровне 170-200 бар на холостом ходе и 1350 бар на максимальных оборотах.
Какое напряжение должно идти на регулятор давления топлива?
Re: Датчик давления топлива в рейке
Напряжение при этом должно находиться в диапазоне 0,3—0,5 В.
Как проверить работу регулятора давления топлива?
Самый верный и эффективный способ проверить давление в топливной системе — использовать манометр. Для того чтобы измерить давление РДТ в двигателе на холостых оборотах необходимо подключить манометр между штуцером и топливным шлангом, при этом нужно отсоединить вакуумный шланг.
Как проверить топливный насос высокого давления?
Чтобы проверить ТНВД на утечку необходимо при работающем двигателе покачать ось рычага ТНВД. Если при этом наблюдается утечка топлива, то резиновый уплотнитель в месте утечки нужно заменить.
Как работает регулятор давления топлива?
Работа датчика давления топлива осуществляется следующим образом. Через штуцер топливо попадает к стальной мембране, которая прогибается пропорционально величине давления. Соответственно изменяется величина сопротивления тензорезисторов. Входное напряжение датчика при этом может изменяться в пределах 0-80 мВ.
Сколько вольт приходит на клапан отсечки топлива?
Вот он и отвечает за подачу топлива. На него приходит 12 вольт.
Какое давление в топливной системе Common Rail?
Английское слово COMMON RAIL обозначает одинаково высокое давление в трубке-аккумуляторе (рампе или рейке), которое распределяется по всем цилиндрам. Конструкция имеет два контура давления подачи топлива — низкое давление до ТНВД (от вакуума до 6 бар) и высокое давление от ТНВД до форсунок (от 1350 до 2500 бар).
Как проверить давление в топливной системе без манометра?
Некоторые автовладельцы задаются вопросом: можно ли проверить давление в топливной рампе без манометра или специального прибора? Ответ: можно, но эта проверка будет приблизительной и неточной. Чтобы это сделать, нужно всего лишь открутить подающий топливопровод и дать питание на бензонасос.
Как проверить работу обратного клапана?
Чтобы понять, как функционирует обратный клапан, нужно всего лишь взять и повернуть его рычаг в нужную сторону (как именно, можно найти в инструкции), результатом будет подача воды. Делать подобные проверки нужно периодически, тогда, если и случится поломка, вы сможете вовремя о ней узнать.
Как проверить подачу топлива?
Подключим манометр к топливной рампе. При включенном бензонасосе и неработающем двигателе давление должно составлять 2,8—3,2 атмосферы. Если двигатель работает на холостом ходу, давление должно снизиться до 2,2—2,5 атмосферы. При перегазовках стрелка манометра должна отклоняться в зону 2,8—3,2 атмосферы.
Как понять что умирает тнвд?
Признаки неисправности ТНВД
Как проверить топливный насос низкого давления?
Признаки низкого давления топлива
Какие могут быть неисправности тнвд?
Основные неисправности ТНВД
Где установлен регулятор давления топлива?
Как правило, регулятор давления топлива находится непосредственно на топливной рампе. Другой вариант его размещения — топливный шланг обратной подачи системы питания. Еще существует вариант — расположение регулятора непосредственно в топливном баке на модуле насоса.
Как проверить механический регулятор давления топлива?
Проверка с помощью манометра
В настоящее время для проверки исправности регулятора давления топлива используют манометр — прибор для измерения давления в топливной системе (и не только). Подсоединяется манометр между топливным шлангом и штуцером. Предварительно необходимо отсоединить вакуумный шланг.
Где устанавливается регулятор давления топлива?
В системах без рециркуляции топлива, регулятор давления топлива устанавливается в топливном баке и устроен таким образом, что поддерживает одно и тоже давление топлива по отношению к атмосферному.
Описание топливной системы Common Rail двигателя М57
Всем добра и с Новым Годом!
Шушарил значит я по инету в поисках инфы рабочих показателей своего мотора, для верного диагностирования через Инпу и наткнулся на эту, решил оставить у себя для общего развития, скажем так (все в дом, а в друг пригодиться) а так может и еще кому будет интересно)
Лучший дизельный двигатель БМВ, техническое знакомство с топливной системой M57.
Краткое описание принципа действия.
В двигателе М 57 впервые в дизельных двигателях БМВ применена система впрыскивания с аккумулятором высокого давления (Common Rail). При этом новом принципе впрыскивания топливным насосом высокого давления, в общей для всех инжекторов топливной магистрали — Common Rail — создаётся высокое давление, оптимальное для текущего режима работы двигателя.
В системе Common Rail впрыскивание и сжатие разъединены. Давление впрыскивания создаётся независимо от частоты вращения двигателя и количества впрыскиваемого топлива и накапливается в «Common Rail» (топливном аккумуляторе высокого давления) для впрыскивания.
Начало впрыскивания и количество впрыскиваемого топлива вычисляются в DDE и реализуются форсункой каждого цилиндра посредством управляемого магнитного клапана.
Система питания подразделяется на 2 подсистемы:
систему низкого давления,
систему высокого давления.
Система низкого давления состоит из следующих частей:
топливного бака,
топливоподающего насоса,
клапанов предохранения от вытекания,
дополнительного топливоподкачивающего насоса,
топливного фильтра с датчиком давления притока,
клапана ограничения давления (система НД);
а на стороне обратного потока топлива из:
обогревателя топлива (биметаллический клапан),
охладителя топлива.,
распределительного патрубка с дросселем.
Система высокого давления состоит из следующих частей:
насоса высокого давления,
топливного аккумулятора высокого давления (Rail),
редукционного клапана,
датчика давления в Rail,
форсунка.
Системное давление составляет около
на подводящей стороне 1,5 
1 ТОПЛИВНЫЙ насос высокого давления (СP1)
2 редукционный клапан
3 аккумулятор высокого давления (Rail)
4 датчик давления в рэйле
5 инжектор
6 дифференциальный клапан давления
7 биметаллический клапан
8 датчик давления топливоподачи
9 топливный фильтр
10 дополнительный топливоподкачивающий насос
11 охладитель топлива
12 дроссель
13 бак с ЕКР
14 датчик педали
15 инкрементный датчик коленчатого вала
16 датчик температуры охлаждающей жидкости
17 датчик распределительного вала
18 датчик давления наддува
19 НFM
20 турбонагнетатель (VMT)
21 2xEPDW для AGR
22 Управление VNT
23 вакуумный распределитель
Топливный бак в моделях Е39 (М 57) и Е38 (М 57, М 67) перенят из соответствующего варианта с двигателем М 51ТU.
Два клапана предохранения вытекания в случае аварии (например при переворачивании) предотвращают вытекание топлива.
1 Топливный бак
2 Топливоподающий насос
Электрический топливный насос (ЕКР) находится внутри топливного бака, в правой его половине.
1 — сторона всасывания
2 — подвижная пластина
3 — ролик
4 — основание
5 — сторона нагнетания
Электрический топливный насос подаёт топливо из горшка бака к двигателю и приводит в действие струйные насосы в левой и правой половинах бака. Струйные насосы, в свою очередь, подают топливо в горшок в правой половине топливного бака.
Работой насоса управляет контроллер через реле ЕКР.
Дополнительный топливо — подкачивающий насос
Задача дополнительного топливоподкачивающего насоса — обеспечивать топливный насос высокого давления достаточным количеством топлива:
в любом режиме работы двигателя,
с необходимым давлением,
во время всего срока службы.
Дополнительный топливоподкачивающий насос в двигателе М57 Е39 / Е38 — «инлайн» — электрический топливный насос (ЕКР), т.к. он расположен на подводящем топливопроводе.
Он находится под днищем автомобиля и выполнен как винтовой насос (высокая производительность).
Последствия в случае сбоя
предупредительный сигнал контрольной лампы ООЕ
потеря мощности в при частоте вращения > 2000 об / мин. (т.е. движение в подъём с частотой вращения 2000 об / мин. двигатель заглохнет).
Топливный фильтр очищает топливо перед его попаданием в насос высокого давления и таким образом предотвращает преждевременный износ чувствительных деталей. Недостаточная очистка может вызвать повреждения деталей насоса, напорных клапанов и форсунок.
Он не имеет электрического обогревателя топлива и водоотделителя. Фильтр аналогичен используемому в двигателе М51Т0.
Электрический контакт соединён с датчиком давления притока.
Для предотвращения забивания фильтра парафиновыми хлопьями при низких температурах, в обратном топливопроводе имеется биметаллический клапан. Через него подогретое обратное топливо подмешивается к холодному топливу из бака.
Датчик давления притока размещён в корпусе топливного фильтра позади фильтрующего элемента. Он является специальной деталью БМВ.
топливный фильтр с датчиком давления притока — место установки в Е38 М57
Его задачей является измерение давления притока к топливному насосу высокого давления (ТНВД) в топливопроводе.
Таким образом у DDE появляется возможность при пониженном давлении притока настолько снизить количество впрыскиваемого топлива, что произойдёт снижение частоты вращения и давления в рэйле. При этом уменьшается необходимое количество топлива поступающего к насосу высокого давления. Этим достигается возможность возрастания давления притока перед ТНВД на требуемый уровень.
При давлении притока 
Задача клапана ограничения давления идентична задаче предохранительного клапана. Он ограничивает давление притока к насосу высокого давления на 2,0 — 3,0 бар. Избыток давления ликвидируется путём перенаправления лишнего топлива в возвратный топливопровод.
Он защищает насос высокого давления и дополнительный топливоподкачивающий насос от перегрузок.
Последствия в случае неисправности
повышенное давление сокращает срок службы дополнительного топливоподкачивающего насоса,
усиление поточных шумов в области ТНВД и дополнительного топливоподкачивающего насоса,
возможно выдавливание сальника ТНВД.
НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Топливный насос высокого давления (ТНВД) находится впереди
на левой стороне двигателя (сравнимо с распределительным ТНВД).
принцип нагнетания: 3 плунжерный радиальный насос с эксцентриковым валом
макс, напор: 1350 бар
мин. давление притока / перепад давлений: 1,9 бар/0,5 бар
макс, частота вращения / номинальное давление: 3300 об / мин. / 1350 бар
передаточное число (к.в.): 4 : 3
Задача
Насос высокого давления является местом стыковки между системами низкого и высокого давления. Его задача состоит в подаче достаточного количества топлива под необходимым давлением во всех режимах работы двигателя в течение всего срока службы автомобиля. Это включает в себя также и обеспечение подачи резерва топлива, необходимого для быстрого пуска двигателя и скорого возрастания давления в рэйле.
Устройство ТНВД m57
— приводной вал
— эксцентрик
— плунжерная пара с плунжером
— камера сжатия
— впускной клапан
— клапан отключения элемента (у БМВ нет) 7 — выпускной клапан 3 — уплотнитель
— штуцер высокого давления к рэйлу
— редукционный клапан
— шариковый клапан 12- возврат топлива
— cпуск топлива
— предохранительный клапан с дроссельным отверстием
— канал низкого давления к плунжерной паре
Принцип действия
Топливо подаётся через фильтр к впуску ТНВД (13) и лежащему за ним предохранительному клапану. Затем оно через дроссельное отверстие нагнетается в канал низкого давления (15). Этот канал связан с системами смазки и охлаждения насоса высокого давления. Поэтому ТНВД не подключен к какой-либо системе смазки.
Приводной вал (1) приводится в действие при помощи цепной передачи с частотой вращения несколько большей половины частоты вращения двигателя ( макс. 3300 мин.»1). Посредством эксцентрика (2), в соответствии с его формой, приводятся в возвратно-поступательное движение три плунжера (3).
Когда давления в канале низкого давления превышает давление открывания впускного клапана (5) (0,5 — 1,5 бар), топливоподающий насос нагнетает топливо в ту камеру сжатия, плунжер которой движется вниз (ход всасывания), когда плунжер проходит мёртвую точку, впускной клапан закрывается. Топливо в камере сжатия (4) оказывается закрытым. Теперь происходит его сжатие. Создающееся давление открывает выпускной клапан (7) как только достигается давление рэйла. Сжатое топливо попадает в систему высокого давления.
Плунжер насоса нагнетает топливо до того момента, когда он достигает верхней мёртвой точки (ход нагнетания), после этого давление падает, так что выпускной клапан закрывается. Остаточное топливо разрежается. Плунжер движется вниз.
Когда давление в камере сжатия становится ниже давления канала низкого давления, впускной клапан вновь открывается. Процесс начинается с начала.
Насос высокого давления постоянно создаёт системное давление для аккумулятора высокого давления (рэйла). Давление в рэйле определяется редукционным клапаном.
Поскольку насос высокого давления рассчитан на большой объём подачи, то на холостом ходу или в диапазоне частичных нагрузок возникает избыток сжатого топлива. Так как при возврате избытка сжатое топливо разрежается, энергия полученная во время сжатия превращается в тепло и нагревает топливо.
Это избыточное топливо возвращается через редукционный клапан и охладитель топлива в топливный бак.
РЕДУКЦИОННЫЙ КЛАПАН
Задачей редукционного клапана является регулирование и поддержание давления в рэйле в зависимости от нагрузки двигателя.
При повышенном давлении в рэйле редукционный клапан открывается, так что часть топлива из рэйла через коллекторный провод возвращается в топливный бак.
При пониженном давлении в рэйле редукционный клапан закрывается и разобщает системы низкого и высокого давления.
ООЕ — контроллер посредством катушки воздействует на якорь, который в свою очередь вдавливает шарик в седло клапана и таким образом уплотняет систему высокого давления относительно системы низкого давления. При отсутствии воздействия со стороны якоря, шарик удерживается пружинным пакетом. Для смазки и охлаждения якорь целиком омывается топливом из соседнего узла.
Устройство
Редукционный клапан в двигателе М57 расположен на насосе высокого давления, а в двигателе М67 на распределительном блоке (см. рис. Аккумулятора высокого давления — рэйла).
Принцип действия
Редукционный клапан имеет два регулирующих контура:
электрический контур для регулирования переменного показателя давления в рэйле,
механический контур для гашения высокочастотных колебаний давления.
Поскольку при регулировании давления в рэйле временной фактор играет важную роль, электрический контур сглаживает медленные, а механический контур быстро протекающие колебания и изменения давления в рэйле.
Редукционный клапан без управляющего воздействия
Давление в рэйле или на выходе насоса высокого давления через провод высокого давления воздействует на редукционный клапан. Поскольку обесточенный электромагнит не оказывает воздействия, давление топлива превышает силу пружины, так что клапан открывается. Пружина устроена таким образом, что устанавливается давление в максимально 100 бар.
Редукционный клапан под управляющим воздействием
Если требуется повысить давление в системе высокого давления, дополнительно к усилию пружины действует сила магнита. На редукционный клапан так долго подаётся ток, и он закрывается, пока давление топлива с одной стороны, и суммарная сила пружины и магнита с другой, не уравновесятся. Магнитная сила электромагнита пропорциональна управляющему току. Изменения управляющего тока реализуются путём тактирования (широтно-импульсная модуляция). Тактовая частота в 1 кГц достаточно высока, чтобы избежать лишних движений якоря, и отсюда нежелательных колебаний давления в рэйле.
Топливный аккумулятор высокого давления (Common Rail) расположен рядом с крышкой головки блока цилиндров, под крышкой двигателя.
ТОПЛИВНЫЙ АККУМУЛЯТОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (Common Rail)
— инжекторы
— аккумулятор высокого давления (рэйл)
— редукционный клапан
— насос высокого давления (СР1)
— резиновый элемент
— датчик давления в рэйле
В рэйле накапливается и предоставляется для впрыскивания топливо под высоким давлением.
Этот общий для всех цилиндров топливный аккумулятор (Common Rail), даже при отдаче достаточно больших количеств топлива, поддерживает фактически постоянное внутреннее давление. Таким образом обеспечивается практически константное давление впрыскивания при открывании инжектора.
Колебания давления, вызванные насосной подачей топлива и впрыскиванием, гасятся за счёт объёма аккумулятора.
Устройство
Основой рэйла является толстостенная труба с гнёздами для подключения трубопроводов и датчиков.
В двигателе М57 в конец рэйла помещается датчик давления в рэйле.
Рэйл в зависимости от вида установки в двигатель может быть устроен различным образом. Чем меньше объём рэйла, или соответственно его внутренний диаметр при одинаковых внешних габаритах, тем становятся возможными более высокие нагрузки. Меньший объём рэйла также снижает требования к производительности насоса высокого давления при пуске двигателя и изменении заданной величины давления в рэйле. С другой стороны, объём рэйла должен быть достаточно велик, чтобы избежать падения давления в момент впрыскивания. Внутренний диаметр трубы рэйла составляет приблизительно 9 мм.
Рэйл непрерывно снабжается топливом насосом высокого давления. Из этого промежуточного накопителя топливо через топливопровод попадает к инжекторам. Давление в рэйле регулируется посредством редукционного клапана.
Принцип действия
Внутренний объём рэйла постоянно наполнен сжатым топливом. Достигаемое вследствие высокого давления амортизирующее действие топлива используется для поддержания аккумулирующего эффекта.
Когда происходит отдача топлива из рэйла для впрыскивания, давление в рэйле остаётся практически неизменным. Кроме того, колебания давления гасятся, или соответственно сглаживаются пульсирующей подачей топлива насосом высокого давления.
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ В РЭЙЛЕ
Датчик давления в рэйле в двигателе М57 ввинчен в конец рэйла, а в двигателе М67, соответственно, в блок распределителя вертикально снизу.
1 — датчик давления в рэйле
Датчик давления в рэйле должен измерять текущее давление в рэйле с достаточной точностью, в соответственно короткие интервалы, и передавать сигнал в виде соответствующего давлению напряжения в контроллер.
Топливо через стык с рэйлом попадает на чувствительную мембрану. На этой мембране находится чувствительный элемент (полупроводниковый), который служит для преобразования деформации, вызванной давлением, в электрический сигнал. Оттуда выработанный сигнал попадает в схему обработки измерений, которая через электрический контакт передаёт готовый сигнал измерения в контроллер.
Принцип действия
Датчик давления в рэйле работает по следующему принципу:
Электрическое сопротивление мембраны меняется когда меняется её форма. Эта, вызванная воздействием системного давления деформация ( ок. 1 мм при 500 бар), в свою очередь вызывает изменение электрического сопротивления и, как следствие, изменение напряжения в питаемом 5 вольтами мосту сопротивления.
Это напряжение составляет от 0 до 70 мВ (в соответствии с воздействующим давлением) и усиливается схемой обработки измерений до значения от 0,5 до 4,5 Вольт. Точное измерение давления обязательно для функционирования системы. По этой причине допустимые отклонения для датчика при измерении давления очень малы. Точность измерений в основном режиме работы составляет ок. 30 бар, т.е. ок. + 2% от конечной величины. При сбое датчика давления в рэйле, контроллер управляет редукционным клапаном при помощи аварийной функции.
Инжекторы расположены в головке блока цилиндров, центрально над камерами сгорания.
Инжекторы крепятся к головке блока цилиндров с помощью прижимных скоб, что похоже на способ крепления корпусов форсунок в дизелях с непосредственным впрыскиванием топлива. Таким образом Common Rail инжекторы могут быть установлены в имеющиеся дизеля без существенных изменений конструкции головки блока цилиндров.
Это значит, что инжекторы заменяют собой форсуночные пары (корпус форсунки — распылитель) обыкновенных систем впрыскивания топлива.
Задача инжектора состоит в точной установке начала впрыскивания и количества впрыскиваемого топлива.
Игла форсунки имеет простую направляющую, чтобы принципиально избежать риска трения и задирания иглы. Одновременно применяется новая посадочная геометрия с обозначениемZHI (цилиндрическое основание, калиброванная часть, инверсная разность посадочных углов), см. нижеследующую иллюстрацию. Таким образом, вследствие выравнивания давления на калиброванной части, достигается симметричная картина впрыскивания. Кроме того, при такой посадочной геометрии отсутствует склонность к увеличению количества впрыскиваемого топлива вследствие износа.
Инжектор с усовершенствованной посадочной геометрией (ZHI= цилиндрическое основание, калиброванная часть, инверсная разность посадочных углов)
Инжектор можно разделить на различные функциональные блоки:
бесштифтовый распылитель форсунки с иглой,
гидравлический привод с усилителем,
магнитный клапан,
места стыковки и топливопровода.
Топливо через впускной патрубок высокого давления (4) и канал (10) направляется к распылителю, а через впускной дроссель (7) в камеру управления ( 8 ).
— впускной дроссель
— камера управления клапана
— управляющий плунжер
— впускной канал к распылителю
— игла распылителя форсунки
инжектор открыт (всасывание)
— возврат топлива
— электрический контакт
— управляемый узел (2/2 — магнитный клапан)
— впускной патрубок, давление из рэйла
— шарик клапана
— выпускной дроссель
инжектор — разрез
Камера управления через выпускной дроссель (6), открываемый магнитным клапаном, связана с возвратом топлива (1). В закрытом состоянии выпускного дросселя гидравлический напор на управляющий плунжер (9) превышает напор на ступень давления иглы распылителя (11). Вследствие этого игла распылителя вдавливается в своё седло и герметично запирает канал высокого давления относительно цилиндра. Топливо не может попасть в камеру сгорания, хотя всё это время оно уже находится под необходимым давлением во впускном отсеке.
При подаче пускового сигнала на управляемый узел инжектора (2/2 — магнитный клапан), выпускной дроссель открывается. Вследствие этого давление в камере управления, а вместе с ним и гидравлический напор на управляющий плунжер падают.
Как только гидравлический напор на ступень давления иглы распылителя превысит напор на управляющий плунжер, игла открывает отверстие распылителя и топливо попадает в камеру сгорания.
Такое непрямое управление иглой распылителя через гидравлическую систему усиления, применяется по той причине, что необходимая для быстрого открывания иглой отверстия распылителя сила не может быть развита магнитным клапаном напрямую. Необходимая для этого процесса дополнительная к впрыскиваемому топливу, т.н. усилительная порция топлива, через выпускной дроссель камеры управления попадает в возвратный топливопровод.
Дополнительно к усилительной порции топлива происходит утечка топлива на игле распылителя и в направляющей плунжера (дренажное топливо).
Усилительное и дренажное топливо могут составлять до 50 мм3 за один ход. Это топливо возвращается в топливный бак через возвратный топливопровод, к которому также подсоединены перепускной и редукционный клапана и насос высокого давления.
Работу инжектора при работающем двигателе и качающем насосе высокого давления можно подразделить на четыре рабочих состояния:
инжектор закрыт (при воздействующем давлении топлива)
инжектор открывается (начало впрыскивания),
инжектор открыт полностью,
инжектор закрывается (окончание впрыскивания).
Эти рабочие состояния определяются распределением сил, воздействующих на конструктивные элементы инжектора. На неработающем двигателе и при отсутствии давления в рэйле, инжектор закрывается при помощи пружины иглы.
Инжектор закрыт (состояние покоя).
2/2 — магнитный клапан в состоянии покоя инжектора обесточен и поэтому закрыт (см. рис. инжектор — разрез, а).
Поскольку выпускной дроссель закрыт, шарик якоря прижат к своему седлу на этом дросселе усилием пружины клапана. В управляющую камеру клапана нагнетается давление рэйла. Такое же давление создаётся в камере распылителя. Усилием давления рэйла на плунжер и пружины на иглу, противодействующих давлению рэйла на ступень давления иглы, она удерживается в закрытом положении.
Инжектор открывается (начало впрыскивания).
Инжектор находится в состоянии покоя. На магнитный 2/2 — клапан подаётся втягивающий ток (I = 20 ампер), что вызывает его быстрое открывание. Теперь втягивающая сила клапана превышает силу пружины клапана, и якорь открывает выпускной дроссель. Через максимально 450 мс повышенный втягивающий ток (I = 20 ампер) понижается до более низкого удерживающего тока (I = 12 ампер). Это становится возможным благодаря уменьшению воздушного зазора в магнитном контуре.
При открытом выпускном дросселе топливо из камеры управления может поступать в соседнюю камеру, а затем через возвратный топливопровод в бак. Впускной дроссель при этом предотвращает полное уравновешивание давлений, и давление в управляющей камере падает. Вследствие этого давление в камере распылителя, до сих пор равное давлению в рэйле, превышает давление в камере управления. Понижение давления в камере управления уменьшает усилие на плунжер и приводит к открыванию иглы распылителя. Начинается впрыскивание.
Скорость открывания иглы распылителя определяется разностью протока впускного и выпускного дросселей. После хода примерно в 200 дм, плунжер достигает своего верхнего упора и там задерживается на буферном слое топлива. Этот слой возникает вследствие потока топлива между впускным и выпускным дросселями. В этот момент инжектор открыт полностью, и топливо впрыскивается в камеру сгорания с давлением, примерно равным давлению в рэйле.
Инжектор закрывается (окончание впрыскивания).
Когда подача тока на 2/2 — магнитный клапан прекращается, якорь усилием пружины клапана перемещается вниз и шариком закрывает выпускной дроссель. Чтобы предотвратить чрезмерный износ седла клапана шариком, якорь выполнен из двух частей. Толкатель пружины клапана при этом продолжает выжимать пластину якоря вниз, но она уже не давит на якорь с шариком, а погружается в пружину обратного действия. Закрытием выпускного дросселя через впускной дроссель в управляющей камере снова начинает создаваться давление, равное давлению в рэйле. Повышение давления усиливает воздействие на плунжер. Суммарное усилие давления в управляющей камере и пружины иглы распылителя превышают силу давления в камере распылителя и игла закрывает отверстие распылителя. Скорость закрытия иглы определяется протоком впускного дросселя. Процесс впрыскивания заканчивается, когда игла распылителя достигает своего нижнего упора.
Биметаллический клапан теперь устанавливается внешне, т.е. он уже не расположен непосредственно на фильтре. Горячее топливо в режиме подогрева возвращается к распределительному патрубку и оттуда поступает в топливный фильтр.
Принцип действия подогрева топлива
Подогрев топлива регулируется при помощи терморегулятора (биметаллического клапана).
Принцип действия аналогичен М47. Различия с М47 (точки переключения)
При температуре возвращаемого топлива > 73°С (± 3°С), 100% его возвращаются в бак через охладитель топлива.
Подогрев / охлаждение топлива (воздушный теплообменник)
При температуре возвращаемого топлива 
Распределительный патрубок — е38 м57
В зависимости от модели двигателя используется 2 разных вида распределительных патрубка.
Распределительный патрубок расположен в области днища автомобиля на левой стороне, за дополнительным топливоподкачивающим насосом.
Распределительный патрубок с дросселем
5 — кратный распределительный патрубок с дросселем (М57),
Н — образный патрубок с дросселем (М67).
Задачей 5 — кратного распределительного патрубка является предоставление топлива из возвратного топливопровода при пониженном давлении перед электрическим топливным «инлайн» — насосом (ЕКР).
Для этого напрямую соединяются возвратный топливопровод и впускная сторона. Таким образом часть возвращаемого топлива подмешивается к топливу, поступающему к ТНВД.