Инженеры, разрабатывающие двигатели внутреннего сгорания для современных транспортных средств, прилагают максимум усилий, для снижения количества вредных выбросов в атмосферу. Особо пристальное внимание инженеров занимают дизельные двигатели, выбросы которых представляют особую опасность для окружающей среды и людей. В связи с этим система впрыска топлива является ключевым фактором, на совершенствование которого направлены основные усилия инженеров. Одним из основных факторов является полнота сгорания топлива, что минимизирует токсичность выхлопов. Для многих этот факт может показаться неожиданным, но разработали, и впервые применили данную систему впрыска, еще советские инженеры, а позднее ее выкупил и усовершенствовал концерн Robert Bosch GmbH, и теперь данная система носит название Common Rail (CR), которая обеспечивает большую экологичность дизельных силовых агрегатов.

Конструкция системы Common Rail

Система впрыска «коммон рэйл» позволяет повысить мощность двигателя до 35%, одновременно с этим увеличивая его экономичность на 15%, если сравнивать с предыдущими системами впрыска. Принцип действия данной системы уже заложен в самом названии, common rail (англ.) — общая магистраль. Она является составляющей топливной магистрали дизельного двигателя и обеспечивает подачу топлива через форсунки в цилиндры двигателя под высоким давлением. Одной из отличительных особенностей системы CR является возможность изменения в широком диапазоне как момента впрыска, так и давления топлива.

Топливная система common rail состоит из следующих элементов:

1. Топливный насос высокого давления (ТНВД) плунжерного типа (его задача заключается в подаче и поддержании заданного давления топлива в системе)

2. Топливный насос низкого давления (ТННД) который обеспечивает подачу топлива из бака

3. Дозировочный клапан (он служит для подачи «заданного» количества топлива в камеру сгорания через распылитель форсунки)

4. Регулятор давления топлива

5. Топливная рампа

6. Форсунки (служат для подачи топлива в цилиндр двигателя)

7. Топливопроводы, которые связывают систему в единое целое, в одну топливную магистраль

Функционирование системы «Коммон рэйл»

Регулятор давления, различные датчики и ЭБУ (электронный блок управления двигателем) в комплексе обеспечивают бесперебойное функционирование данной топливной системы; за счет контроля заданных параметров и подачи сигнала управления, при их достижении. В свою очередь, это влияет на расход топлива, работоспособность, ресурс и экологичность двигателя.

В связи с тем, что любая современная топливная аппаратура чувствительна к качеству топлива, в ТНВД поступает топливо после предварительной очистки в контуре низкого давления. Он состоит из ТННД (топливный насос низкого давления, подающий насос) и фильтра. В случае попадания инородных предметов (чаще всего это бывает так называемая «стружка» — от разрушающегося насоса или из бака) износ плунжерной пары насоса увеличивается в геометрической прогрессии. Этот нюанс еще раз подчеркивает важность своевременного ТО. Многие специалисты рекомендуют использовать только оригинальные фильтры в связи с тем, что у производителей неоригинальных фильтров требования к качеству продукции значительно ниже.

Если объяснять бытовым языком, в системе common rail создается давление с помощью ТНВД, а форсунки, в свою очередь, осуществляют впрыск необходимого количество топлива в определенный момент. Управление форсунками происходит с помощью ЭБУ (электронный блок управления двигателем) и электромагнитных клапанов на самой форсунке.

Пьезофорсунки и Элетромагнитные форсунки: отличия

Надежность работы и длительность эксплуатации зависят в том числе от качества дизельного топлива. Одним из факторов, определяющих качество, является % содержания серы в топливе. В связи с тем, что при сгорании под давлением сера превращается в абразив. Согласно нормативам Евро 4 серы должно быть не более 50 мг/кг (ppm), а в диз. топливе стандарта Евро 5 не более 10 мг/кг (ppm). Вторым фактором, влияющим на качество топлива, является содержание влаги в топливе, т.к. при ее высоком содержании образуется коррозия, что приводит к ускоренному износу деталей топливной системы.

В современных системах впрыска дизельного топлива используется два типа привода форсунок:

1. Электромагнитные форсунки (управляются электромагнитным клапаном)

2. Пьезоэлектрические форсунки (Управляются пьезо-элементом при подаче на него напряжения)

Простота устройства форсунок и низкая стоимость комплектующих, являются преимуществом первого типа форсунок. При возникновении неисправностей в наличии всегда есть клапана, распылители и другие комплектующие для электромагнитных форсунок, что облегчает их восстановление. Номера, которые использует Bosch для идентификации выглядят следующим образом: 44 5120xxx (грузовые электромагнитные форсунки), 44 5110xxx (легковые электромагнитные форсунки), 445 115/116/117xxx (пьезо форсунки). Большинство мастерских по ремонту восстанавливает данные типы форсунок.

Основным отличием пьезофорсунок является наличие пьезоэлемента, который при подаче напряжения расширяется и управляет форсункой. Пьезофорсунки обладают большим быстродействием, чем электромагнитные. Их ресурс, как правило, не превышает 200 000 км в современных российских условиях. Рабочая кромка клапана имеет толщину ок. 0.02 мм. Остается только догадываться, зачем разработчики делают их ненадежными, предполагаю, что это связано с маркетингом. До недавних пор, пьезофорсунки большинства производителей (Bosch, Delphi, Siemens Continental, Denso) считались неремонтопригодными, в связи с тем, что не продавались комплектующие для данного типа форсунок. На данный момент многими компаниями налажен выпуск комплектующих (клапанов и распылителей) для пьезофорсунок, что позволяет мастерским осуществлять их ремонт. Неремонтопригодным является только пьезоэлемент (т.к. он запрессован в корпус). При его выходе из строя, заменяется корпус форсунки.

Компания Нева Дизель осуществляет ремонт пьезофорсунок с 2014 года (мы разработали данную технологию одними из первых в РФ) и предлагает качественный ремонт данного типа форсунок с гарантией 6 месяцев. В форсунке восстанавливается либо меняется распылитель, восстанавливается или меняется клапан и посадочное место под него, форсунка чистится в ультразвуковой ванне, проходит финальную обкатку и настройку. По соотношению цена-качество, восстанавливать, намного выгоднее, чем покупать новые, т.к. ресурс восстановленных форсунок составляет 80% от новых, а их стоимость в 2 раза ниже. Покупать б/у форсунки — во-первых своего рода лотерея, т.к. рынок б/у форсунок очень ограничен, и Вы будете не первым, кто их ищет, а во-вторых, неизвестно, на сколько процентов данная форсунка изношена, она может отработать неделю и выйти из строя.

Опираясь на опыт эксплуатации common rail форсунок, можно утверждать, что на их качество и ресурс влияет фирма-изготовитель и конструкция. В связи с этим, при выборе дизельного автомобиля следует учитывать преимущества и недостатки типов форсунок, которые установлены в автомобиле. Среди автолюбителей есть «проблемные» автомобили, которые заслужили дурную славу (Ford Mondeo III 2.0 TDCI, Jaguar X-Type 2.0 d и другие). Большинство конструктивных особенностей и недостатков коммон рейл форсунок на данный момент учтены и устранены инженерами, что делает их эксплуатацию в современных условиях более комфортной.

На текущий момент насос-форсунки активно применяются в основном в грузовой и спецтехнике. Двигатели легковых автомобилей пошли по пути развития системы common rail (искл. насос-форсунки vag). За более чем столетнюю историю система впрыска дизельного топлива с насос-форсунками доказала свою высокую эффективность и надежность. Основными конвейерными поставщиками насос-форсунок являются: Delphi, Bosch, Caterpillar, Cummins, Detroit Diesel, Perkins, John Deere