Двигатель Common Rail

Интересная система и одновременно простая. Давайте попробуем немного в ней разобраться. Обрисуем общую (без деталей) схему для общего обозрения, без дополнительного оборудования без которого работа системы невозможна.
Обозначения:
1 – топливный насос или топливный аккумулятор
2 – топливо-маслянная «рейка» ( именно она, по всей видимости, и должна называться COMMON RAIL, потому что именно в ней и «запасается» как и топливо, так и масло под определенным давлением).
3 – электро-гидро-механическая форсунка
4 – блок управления ( ECU)
5 – гидролиния для масла
6 – гидролиния для топлива
7 – клапан давления

Электро-гидро-механическая форсунка ( будем далее ее называть ЭГМ-форсунка) – самый интересный элемент во всей этой конструкции.
«Электро» – потому что она управляется ECU.
«Гидро» – потому что в нее «заходит» как и топливо, так и масло. И то и другое под высоким давлением.

«Механическая» – потому что внутри движутся механические части.

ЭГМ-форсунка вставляется вертикально в головку блока цилиндров таким образом, что бы совпали отверстия ( на рисунке они обозначены красным и синим на «теле» форсунки) на форсунке и отверстия на «топливо-масляной рейке». Далее «легким движением руки» форсунка «защелкивается» на два уплотнения и крепится «болтиком на 12″. Все очень просто и доступно. На рисунке выше приведен немного другой тип форсунок системы Common Rail.

При начале вращении двигателя, через шестеренчатый привод начинает вращаться и ТНВД ( назовем его так или – «топливный аккумулятор») начинает создавать давление. Давление как топлива, так и масла.
Топливо через систему фильтров забирается из топливного бака, а масло – из картера, через такую же систему фильтров.
По своим гидролиниям ( и через «топливо-масляную рейку»), топливо и масло попадают в форсунку.
Теперь самое интересное : форсунка открывается по сигналам ECU.
Пока нет сигнала, и топливо, и масло «стоят перед форсункой», им деваться некуда (давление и того и другого может составлять 150 – 200 и намного более кг\см2 ).

Но как только сигнал от ECU поступает на электромагнитную форсунку, то происходит СЛОЖЕНИЕ СИЛ – давления масла и электромагнита, и запорная игла форсунки приподнимается на то время, на какое рассчитан управляющий импульс.
Происходит впрыск топлива в камеру сгорания.
Импульс исчез, и сильно подпружиненная запорная игла снова возвращается в свое исходное положение.

То есть : конструкция ЭГМ-форсунки рассчитана таким образом, что для впрыска топлива необходимо иметь ДВЕ силы – самого электромагнита и давления масла  (происходит так называемое гидроусиление электромагнитного клапана).
Если не будет выполнено хотя бы одно условие, то форсунка не сработает. Или сработает «неправильно», топлива тогда будет впрыснуто или больше, или меньше. То есть – «нерасчетное» количество.

Вот это и есть самое главное и особенное отличие системы Common Rail от «обычных» дизельных двигателей.

ДОПОЛНЕНИЯ

**** Если Зимой двигатель будет не запускаться, то не стоит пытаться его запускать «традиционными» методами, при помощи, эфира, каких-то присадок и так далее. Сначала надо разобраться в причине «незапуска», потому что применение «присадок для облегчения запуска» может привести к самым неожиданным последствиям. Например, двигатель может «пойти в разнос» и тогда его уже не остановить… Примеры этому уже были. Но конкретно пока назвать причину «ухода в разнос» – увы, не получается. Только предположения. Например, из-за грязного масла. Или из-за сложения двух причин : замыкание проводки на форсунку, из-за чего она была постоянно открыта и из-за того, что грязное масло заклинило редукционный клапан и он стал «работать напрямую». А может и какие-то другие причины, Бог его знает. С этой системой еще разбираться и разбираться…

**** Сам ТНВД не похож на «обычный» ТНВД, это просто прямоугольный «кусок железа», из которого выходит две трубки на «подачу» и две на «вход». Несколько датчиков. Отсуствуют трубки на форсунки.

Вот почему все это так и хочется назвать просто : «топливный акуумулятор». Приводится в действие через шестеренчатый привод с лобовины двигателя и внутри, скорее всего, разделен на две части : камера нагнетания высокого давления для топлива и точно такая же – для масла.

**** Особенно надо отметить, что описываемая выше система Common Rail отличается от описываемых подобных систем в Интернете. А таких систем уже становится все больше и больше. Например, существуют уже и работают системы с так называемыми «насос-форсунками», где топливо подается непосредственно в саму форсунку под относительно небольшим давлением в несколько килограмм, а далее «насос-форсунка» приводится в действие от распредвала и самостоятельно нагнетает и распыляет нужную порцию топлива в нужный момент. Но здесь, как мне лично кажется, не достигается той «электронной» точности, которая бы требовалась. Механика – она и есть механика.
«Товарищи немцы» пошли , наверное, далее всех, и уже сейчас на Mercedes применяются так называемые » форсунка – ТНВД», где каждая форсунка являет собой миниатюрный ТНВД с мощным и быстродействующим электромагнитным клапаном. И если думать по аналогии с двигателями системы GDI, то для управления всем этим должен быть отдельный блок.

Но по всей видимости здесь может быть применена технология GDI.
Что имеется в виду :
- для уменьшения шумности работы, экономии топлива, точности фазировки подачи топлива для каждого режима работы ( и так далее…) – применение многоимпульсного вида впрыска.
- возьмем (например) общее время впрыска топлива равное 100 процентам.
- отведем 20% для первого импульса, во время которого в камеру сгорания впрыскивается (например), расчетные 10% топлива для того, что бы эти 10% воспламенились и сгорели практически мгновенно и «нагрели» бы камеру сгорания и создали бы отличные условия для того, что бы впрыснутые во время второго импульса
( 80% времени) оставшиеся 90% топлива «работали» бы уже «на мощность» и на все остальное.
Говоря проще, – многоимпульсный впрыск топлива , это впрыск топлива разделенный по времени на две части.

**** У системы Common Rail есть несомненное преимущество перед «обычным» дизельным двигателем, а именно – точность подачи топлива в определенный бортовым компьютером момент.
«обычный» ТНВД обеспечивает при своей работе довольно относительную и приблизительную точность, потому что – «механика есть механика» : «обычный» ТНВД «работает» с топливом с точностью до десятков, а иногда и сотен миллисекунд.
И совершенно другое дело – электроника (например, Common Rail), обеспечивающая точность до десятков микросекунд, что на два порядка точнее.

**** Система Common Rail обеспечивает экономию топлива за счет повышенного ( по сравнению со «старыми» системами) давления топлива и, значит, более тончайшего распыла топлива в камере сгорания. Хорошо, а почему бы не сделать такое же «повышенное» давление в «обычном» ТНВД и всей этой системе?
Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как «волновое гидравлическое давление». При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, «бегающие» по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов. Потому и существует максимальное ограничение давления, развиваемое ТНВД. Согласитесь, что вы ни разу не встречали ТНВД, который бы развивал давление на форсунки более ( например), 300 бар ( это чуть более 300 кг\см2 ). Система же Common Rail способна развивать давление в несколько раз более, потому что вся работа происходит внутри форсунки, и при открытии и закрытии форсунки эффект волнового гидравлического давления – отсутствует…

Технология Common Rail, как вы понимаете , избавлена от подобных недостатков «обычных» дизелей.
Как только двигатель начал вращаться – все, «давление уже стоит перед форсункой», и остается только ее открыть, что бы произошел тончайший впрыск топлива  ( одно,-двух,-многоимпульсный…).
А тонкий ( правильный ) распыл топлива – это и есть экономия топлива.
А так же отсутствие «обычного» звука работы дизеля : этот Новый дизель работает очень и очень тихо. И уже в трех метрах от машины с Common Rail можно перепутать что работает : дизель или бензиновый двигатель.

**** Другая схема системы Common Rail, здесь все еще «прощее» : нет «управления» от масляной системы, применена, скорее всего, или схема «насос-форсунка», или схема быстродействующего клапана, смотрим: