Как устроена рампа форсунок

Авторемонт своими руками

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.

Устройство топливной системы Common Rail

Конструктивно система Коммон Рейл делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:

Подкачивающий топливный насос. Он подает дизельное топливо из бака в напорную магистраль.
Топливный фильтр, оснащенный клапаном для предварительного прогрева при низких температурах.
Вспомогательный топливный насос. Выполняет перекачку топлива от нагнетательной магистрали.
Сетчатый фильтр.
Температурный датчик. Фиксирует уровень прогрева топлива в системе.
ТНВД (топливный насос высокого давления) – чаще всего применяется насос распределительного типа.
Дозирующий клапан. Он регулирует количество топлива, попадающего в рампу.
Регулятор давления дизтоплива. Необходим для поддержания заданных показателей давления топлива в магистрали высокого давления.
Топливная рампа или аккумулятор. Фактически представляет собой трубку, по длине которой расположены штуцеры крепления форсунок.
Датчик давления. Расположен в магистрали высокого давления. Он фиксирует и передает соответствующие данные ЭБУ (электронный блок управления) двигателя.
Редукционный, или перепускной клапан. Позволяет поддерживать показатель давления в обратной магистрали на уровне 1 МПа, что обеспечивает правильную работу форсунок.
Топливные форсунки. Бывают двух типов: электрогидравлические или пьезоэлектрические. Первые управляются электромагнитным клапаном, а вторые оснащены пьезокристаллами, что позволяет существенно повысить скорость их работы.

Более 70% всех производимых сегодня дизельных двигателей оснащается топливными системами Common Rail.

Это интересно: Какой двигатель стоит на газ 3309

Что такое топливная рампа в автомобильном двигателе?

Топливная система автомобиля состоит из множества важных деталей и узлов, среди которых обязательным элементом является топливная рампа. Так же, как и ТНВД, она «перешла» к бензиновым силовым установкам от дизельного мотора, и теперь работа системы без нее просто невозможна. Так чем же примечателен этот элемент, и как, в случае необходимости, снять топливную рампу? Об этом читайте дальше.

Топливная рампа двигателя: как устроена и где ее искать?

Топливная рампа (или, как ее еще называют, «рейка») силового агрегата представлена в виде отрезка полой трубки, концы которой закрыты с двух сторон и имеют отводы для подсоединения трубок меньшего диаметра. Именно через эти трубки топливо поступает к форсункам, размещенным на ней. Также на ней установлен регулятор давления.

В большинстве случаев топливную рампу можно найти на впускном коллекторе мотора, к которому она крепится посредством двух болтов. Топливо, попадающее внутрь рампы, перемещается через форсунки во впускную трубу.

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:

давление в магистральном трубопроводе;
скорость вращения коленчатого вала;
расход воздуха, положение педали газа;
температуру топлива и воздуха;
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.

Виды топливных систем бензиновых двигателей

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают карбюраторную и инжекторную топливные системы. Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторный двигатель

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива.
Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию.
В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом.
Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает.

Инжекторный двигатель

Топливная система инжекторного двигателя отличается тем, что имеет систему впрыска, принудительно нагнетающую топливо в камеру сгорания. Насос такой топливной системы создает более высокое давление, зависящее от типа впрыска:

С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не используется из-за низкой экономичности.
Непосредственный впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет выполнять прямой впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составит около 155 бар.

Схема работы топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

Насос через фильтры подает бензин в топливную рампу.
Регулятор на рампе обеспечивает заданный уровень давления топлива.
Форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры.
В момент подачи бензина в цилиндры подается и воздух, образуется топливовоздушная смесь.

Топливная рампа и процесс её снятия

Один из важнейших элементов топливной системы автомобиля, топливная рампа, служит в качестве распределителя горючего через клапан под давлением к форсункам. Этот элемент использовался на дизельных агрегатах, поздней, рампу стали применять и на бензиновых моторах, так же как и ТНВД. Представить современный мотор без этой детали просто невозможно.

Топливная рампа или рейка это отрезок полой трубки с закрытыми с двух сторон концами и отводами для подключения трубок меньшего диаметра, через которые топливо подается к форсункам.

В некоторых случаях форсунки прикреплены прямо к рампе. Топливная рампа используется практически во всех системах распределенного впрыска, хотя в некоторых конструкциях отвод топлива к форсункам происходит из корпуса регулятора.

Конструкция и расположение топливной рампы

Как правило, рампа устанавливается на впускной коллектор двигателя. Кроме отводящих трубок, в рампе имеется отверстие с запорным штуцером для присоединения манометра, которым контролируют давление топлива. Для предотвращения загрязнения он закрыт пробкой с резьбой. Чаще всего рампу делают из стальной бесшовной трубы, способной выдерживать высокое давление. В случае с дизельным двигателем, оснащенным системой common rail, это давление может быть очень высоким.

Главное назначение топливной рампы подача топлива и распределение его по форсункам.

Вынимая топливные форсунки из рампы нужно проявлять предельную осторожность. Одно неверное движение может привести к необходимости замены форсунки

При работе нагнетающего насоса топливо поступает в питающую магистраль, расположенную в головке блока. Попав в рампу, топливо движется в направлении самого дальнего цилиндра. В некоторых конструкциях систем впрыска предусмотрен подогрев топлива теплом, которое выделяет при работе двигатель. Прогрев улучшает распыление.

Вопросы эксплуатации топливной рампы

Если по какой-то причине топливную рампу необходимо демонтировать, действовать нужно с предельной осторожностью, так как велик риск повредить распылители форсунок и контакты разъемов. Ни в коем случае нельзя допускать попадания грязи в открытые каналы и трубопроводы, так как после сборки она неминуемо попадет в форсунки и дело закончится, как минимум, их промывкой.

На период проведения обслуживания отверстия нужно обязательно закрывать заглушками. Перед снятием топливную рампу можно очистить с помощью баллона со средством для чистки инжекторов. Ни при каких условиях не следует помещать рампу в растворитель для промывки, не отсоединив форсунки.

Дело в том, что все отверстия в топливной рампе снабжены резиновыми герметизирующими кольцами, которые выйдут из строя, если поместить их в агрессивную среду.

Схема питания дизельного двигателя

Системы подачи дизельного топлива имеют свои особенности. Различают три типа конструкций:

Сommon rail (или аккумуляторная);
С насос-форсунками;
Разделенные.

Common rail

Наиболее популярная топливная система для дизельного двигателя — аккумуляторная (или common rail). Она соответствует более высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается благодаря независимости процессов впрыскивания дизеля от режимов работы двигателя.

Конструктивно система питания дизеля common rail имеет два основных контура:

Участок низкого давления — состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра.
Участок высокого давления — состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), трубопровода, рампы (аккумулятора) и форсунок.

Принцип работы топливной системы дизеля представляет собой следующую последовательность:

Насос низкого давления нагнетает дизель из топливного бака в трубопровод.
Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки дизель подается в насос высокого давления.
ТНВД подает топливо в форсунки, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры.
Одновременно с впрыском топлива происходит подача воздуха.

Разделенная схема питания и насос-форсунка

Разделенная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, ТНВД и форсунок. При этом насос и форсунки соединены длинными трубопроводами, рассчитанными на высокое давление. Разделенная схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, поскольку отличается низкой стоимостью и простотой конструкции.

В свою очередь, насос-форсунка — устройство, одновременно создающее нужный уровень давления и производящие впрыск топлива. Она располагается в головке блока цилиндров и приводится в действие кулачковым механизмом. Прямая и обратная магистрали при этом реализованы как каналы, находящиеся непосредственно в головке блока. Рабочее давление при такой схеме составляет до 2200 бар. Этот способ имеет важный недостаток — он характеризуется зависимостью давления от режима работы двигателя.

Это интересно: Какой объем двигателя ваз 2105 ременной

Линия возврата топлива (обратная магистраль)

Как правило, топливный насос имеет постоянную производительность, то есть закачивает топливо из бака в рампу под постоянным давлением. Двигатель же работает на разных режимах, потребляя разное количество топлива, в зависимости от его нагрузки. Таким образом, возникает необходимость контролировать давление и количество топлива в топливной рампе. Этим занимается регулятор давления топлива, который сливает излишки топлива обратно в бак через линию возврата топлива, так называемую «обратку». В настоящий момент существует два вида топливных систем, отличающихся наличием или отсутствием линии возврата топлива (обратной магистрали).

Система подачи топлива с линией возврата. Топливо, которое не было впрыснуто форсункой, является избыточным и оно возвращается обратно в бак через регулятор, который расположен на топливной рампе, и линию возврата. Таким образом в топливном коллекторе поддерживается постоянное давление.
Топливная система без линии возврата. Регулятор давления топлива в таких системах обычно устанавливается в модуле погружного топливного насоса. Избыточное топливо, подаваемое насосом, возвращается обратно в бак через короткую линию возврата. При этом в топливную рампу подается только то количество топлива, которое впрыскивается форсунками. Данная система имеет следующие преимущества — меньшая стоимость и меньший подогрев топлива в баке.

Как правило, основные элементы топливной системы одинаковы для большинства моделей автомобилей, находящихся в одной категории. С другой стороны, практические характеристики могут изменяться, в зависимости от технических особенностей конкретного двигателя.

Как поменять датчик давления на топливной рампе автомобиля

Датчик на топливной рампе, как и любая часть топливной системы, может давать сбой, что обычно проявляется в неравномерной работе двигателя, проблемах с зажиганием или в других случаях, когда загорается сигнал «Проверить двигатель».

Датчик давления ATC на топливной рампе является деталью, которая может сократить выбросы в виде испарений, подавая в двигатель определенное количество топлива, достаточное для его нормальной работы. Датчик давления следит за тем, чтобы лишнее топливо не оставалось в проводящем канале.

Работа датчика заключается в определении давления непосредственно в топливной рампе, тем самым определяется точное количество топлива в рампе. Когда датчик фиксирует присутствие топлива, топливному насосу посылается электрический сигнал на дальнейшую подкачку. Как только давление топлива достигает определенного показателя, топливный насос получает сигнал прекратить работу. При уменьшении давления идет запрос на возобновление подачи топлива.

Когда в работе датчика давления возникают сбои, это можно определить по некоторым первичным признакам, которые подскажут вам, что что-то не так. Обычно появляются трудности с зажиганием: на запуск стартера уходит больше времени, чем полагается. К тому же двигатель начинает работать неравномерно. Иногда проблемы с датчиком давления на топливной рампе приводят даже к тому, что мотор просто глохнет при своей обычной работе.

Ниже перечислены сигнальные коды ошибок (для машин с компьютерной системой), которые соотносятся с датчиком давления: P0087, P0088, P0170, P0171, P0172, P0173, P0174, P0175, P0213, P0214, P0190, P0191, P0192, P0193, P0194.

Первый этап: проверка состояния датчика давления

Шаг 1: заведите двигатель. Посмотрите, какие сигнальные лампочки горят на приборной доске. Прислушайтесь к работе двигателя. Определите, все ли цилиндры работают нормально, нет ли вибрации в моторе.

* Замечание. Если датчик давления полностью не функционирует, двигатель может не завестись. Не пытайтесь запустить стартер более пяти раз, иначе это только снизит заряд аккумулятора.

Шаг 2: заглушите двигатель и откройте капот. Проверьте проводку возле датчика давления на повреждения и разрывы. В этом могут быть причины его выхода из строя.

Второй этап: замена датчика давления

Шаг 1: установите автомобиль на ровной и твердой поверхности. Убедитесь, что трансмиссия находится в режиме «Park» (для автомата) или на первой передаче (для механической КПП).

Шаг 2: подключите 9-вольтовую батарею-регулятор питания к прикуривателю. Она нужна для питания бортового компьютера и сохранения настроек. Если у вас нет регулятора питания, можно обойтись и без него.

Шаг 3: откройте капот и отключите аккумулятор. Отсоедините кабель соединения с массой от отрицательного вывода, таким образом, обесточьте зажигание и топливную систему.

Шаг 4: снимите защитный кожух двигателя, если такой имеется. Отсоедините все крепления для доступа к датчику давления.

* Замечание. Если какой-либо шланг или отвод перекрывают доступ к датчику, его также необходимо снять.

Шаг 5: определите клапан Шрадера или контрольное отверстие на датчике давления. Примите меры предосторожности, надев защитные очки и спецодежду. Расположите небольшой поддон под рампой. Открутите клапан небольшой отверткой для того, чтобы спустить давление в рампе.

Источник