Jaký je tlak v potrubí Common Rail?

Systém Common Rail je vysokotlaký systém vstřikování paliva. Nazývá se také systém akumulátorového vstřikování. Pojem „Common Rail“ doslova znamená „common rail“ nebo „společná rampa“, což znamená vysokotlaký zásobník paliva společný pro všechny vstřikovače. Tento systém odděluje procesy vysokotlakého přívodu paliva a vstřikování. Vysokotlaký přívod paliva potřebný pro vstřikování zajišťuje speciální vysokotlaké čerpadlo. Palivo je skladováno ve vysokotlakém akumulátoru, ze kterého je přiváděno krátkým potrubím do vstřikovačů. Mezi výhody systému Common Rail patří: téměř volná volba vstřikovacího tlaku pro každý provozní režim motoru, možnost vstřikovat palivo pod vysokým tlakem při nízkých otáčkách motoru a při částečném zatížení, řízený start vstřikování s předběžnou dávkou, oddělený od hlavní část paliva.

Zařízení

Palivový systém se skládá ze dvou okruhů: nízkotlaký okruh, včetně elektrického čerpadla v palivové nádrži, vyrovnávací nádrž, palivový filtr a zubové čerpadlo, a vysokotlaký okruh, včetně vysokotlakého čerpadla, akumulátoru (Rail), vstřikovačů a pojistný ventil.

Elektrické čerpadlo a zubové čerpadlo zahrnuté v nízkotlakém okruhu zajišťují dodávku paliva z nádrže přes vyrovnávací nádrž a filtr do vysokotlakého čerpadla. Toto čerpadlo dodává palivo do akumulátoru (Rail) při vysokém tlaku potřebném pro vstřikování paliva. Z vysokotlakého akumulátoru proudí palivo do vstřikovačů, kterými je vstřikováno do spalovacích prostorů motoru.

Elektronicky řízený dieselový vstřikovač

Vstřikovače jsou navrženy tak, aby vstřikovaly palivo do spalovacích komor ve správném množství a ve správný čas. Jsou řízeny řídicí jednotkou palivového systému vznětového motoru s přímým vstřikováním. Ve výchozím stavu je tryska uzavřena. Jeho solenoidový ventil je bez napětí. Kotva solenoidového ventilu je přitlačována pružinou k jeho sedlu. Rozstřikovací jehla vstřikovače je přitlačována k sedlu silou tlaku paliva působícího na píst násobiče shora a překračující tlakovou sílu působící na výrazně menší plochu jehly zespodu.

Vstřikování paliva se provádí na příkaz řídicí jednotky systému vstřikování nafty. V tomto případě je na solenoidový ventil přivedeno napětí. Jakmile síla generovaná elektromagnetem překročí utahovací sílu ventilové pružiny, kotva elektromagnetu se zvedne a otevře škrticí klapku výfuku.

V důsledku toho palivo proudí z řídicí komory přes škrticí klapku do vypouštěcího potrubí. Škrticí klapka sání zabraňuje rychlému vyrovnání tlaku v kanálu přívodu paliva a v řídicí komoře. V tomto případě se tlaková síla působící na píst multiplikátoru sníží na úroveň, při které je překonána tlakovou silou na stříkací jehlu. V důsledku toho se ručička zvedne a začne vstřikování paliva. Vstřikování paliva končí, jakmile řídicí jednotka systému vstřikování nafty přestane dodávat napětí do elektromagnetického ventilu vstřikovače. V tomto případě je elektromagnetický ventil bez napětí. Pružina solenoidového ventilu opět přitlačí svou kotvu k sedlu a uzavře vypouštěcí škrticí klapku. Tlak paliva v řídicí komoře stoupá na úroveň v akumulátoru. V tomto případě je tlak v řídicí komoře roven tlaku působícímu na stříkací jehlu.

To znamená obnovení rovnosti tlaku paliva v řídicí komoře a ve vysokotlakém okruhu. Vzhledem k větší ploše pístu multiplikátoru síla působící na něj způsobí, že jehla spreje dosedne na své sedlo. Tím je proces vstřikování ukončen, po kterém zůstává jehla spreje nehybná.

Diesel vysokotlaké palivové čerpadlo – vstřikovací čerpadlo

K vytvoření vysokotlaké nafty až do 1700 barů je zapotřebí vysokotlaké naftové palivové čerpadlo nebo zkráceně vstřikovací čerpadlo. Na hřídeli vysokotlakého čerpadla je excentr. Rotace excentru se převádí pomocí na něm nainstalované podložky na vratný pohyb plunžrů tří čerpacích prvků.

Když se plunžr pohybuje směrem k hřídeli, objem prostoru nad plunžrem se zvětšuje a v důsledku toho se tlak v něm snižuje. Palivo dodávané zubovým čerpadlem pod tlakem v tomto případě vstupuje přes vstupní ventil do prostoru nad plunžrem.

Jakmile se plunžr začne pohybovat od excentrického hřídele, tlak paliva v prostoru nad plunžrem vzroste. V důsledku toho je deska sacího ventilu přitlačena k sedlu a blokuje výstup paliva z prostoru nad plunžrem. Další pohyb plunžru je doprovázen zvýšením tlaku paliva. Když tlak v prostoru nad plunžrem vzroste na hodnotu v akumulátoru, otevře se výstupní ventil, kterým se palivo dostává do vysokotlakého okruhu.

Příčiny selhání vstřikovače Common Rail

Vstřikovače Common Rail jsou jedním z nejpokročilejších systémů přívodu paliva pro dieselové motory. Čas od času ale také potřebují provést plánované opravy. Selhání vstřikovačů může nastat z následujících důvodů:

1. Částečné opotřebení. Životnost vstřikovače Common Rail je přibližně 150 000-200 000 km.
2. Kvalita paliva. Přítomnost vody, přísad a někdy i benzínu.
3. Nesprávná obsluha, výměna a opravy vstřikovačů.

Nejčastějšími typy poruch vstřikovače jsou multiplikační ventil a tryska. Přesnou příčinu poruchy vstřikovače lze zjistit pouze v servisním středisku. Indikace pro opravu mohou být určeny následujícími faktory:

• Motor se dlouho spouští, zvláště když je teplý;
• motor “Troyt”;
• Zvýšený kouř z výfuku;
• Zvýšená spotřeba paliva.
• Snížený tah vznětového motoru.

Vybavení nezbytné pro opravy

Neméně důležitou roli v zajištění kvality prováděných oprav hrají nástroje používané při opravách vstřikovačů systémů Common Rail a také speciální stojany pro provádění diagnostiky vstřikovačů Common Rail na základě zkušebního plánu výrobce. Pro tyto úkoly nabízíme bezkádinkovou zkušební stolici CR305, která umožňuje diagnostiku pro všechny možné provozní režimy vstřikovače na základě zkušebního plánu výrobce. Režimy: test těsnosti – kontrola těsnosti vstřikovačů, VL test – kontrola otevření tlaku a objemu paliva, LL test – kontrola maximálního tlaku a objemu paliva, VE test – kontrola tlaku a objemu paliva dle parametry. Stojan CR 305 je vybaven vším potřebným pro práci s jakýmkoliv typem vstřikovačů Bosch, Delphi, Siemens, Denso s horním i bočním přívodem paliva. Také pro předběžnou (primární) diagnostiku vstřikovačů existují sady CRtest, které umožňují zjistit stav vstřikovače a možnost jeho následné diagnostiky na bezkádinkovém stojanu a jeho udržovatelnost. Pokud máte stojan pro vysokotlaká palivová čerpadla, můžete si zakoupit speciální vybavení pro systémy Common Rail a provést diagnostiku přímo na stojanu pro vysokotlaká palivová čerpadla. Jakmile se zjistí vadné vstřikovače, provedou se opravy. Ve fázi opravy budete potřebovat speciální sady nástrojů pro demontáž/montáž trysek, speciální indikační hlavice pro měření zdvihu kotvy. Skluz pro snadnou práci s tryskou. Všechna tato zařízení jsou uvedena v sekci „Nástroje pro Common Rail“. Možnosti diagnostiky a způsoby použití zařízení můžete také vidět v části „Video“.

Dnes existují dva hlavní typy systémů vstřikování nafty do motoru: Common Rail – Common Rail a Pumpe-Duse – vstřikovací čerpadlo. Klienti si často kladou otázku, co je lepší a jaké výhody má ten či onen systém? Pojďme na to přijít.

Vstřikovací systém Common Rail (CR).

Princip činnosti systému Common Rail: přívod paliva z tlakového akumulátoru – palivová lišta (common rail). Vstřikovací systém byl původně vyvinut specialisty Bosch.

Výhody tohoto systému:

— snížení hladiny hluku.

V tomto systému je motorová nafta dodávána přímo do spalovací komory. Systém Common Rail se skládá z: vysokotlakého čerpadla, ventilu dávkování paliva, regulátoru tlaku paliva (regulačního ventilu), rozdělovače paliva a vstřikovačů.

Schéma vstřikovacího systému Common Rail

Vstřikovací čerpadlo (vysokotlaké palivové čerpadlo) vytváří tlak a akumuluje jej v rozdělovači paliva.

Ventil dávkování paliva reguluje množství paliva přiváděného do vysokotlakého palivového čerpadla v závislosti na požadavcích motoru. Ventil je připojen ke vstřikovacímu čerpadlu.

V závislosti na zatížení vytváří regulátor tlaku požadovaný tlak v systému.

Funkce rozdělovače paliva: shromažďování paliva a jeho udržování pod vysokým tlakem, vyrovnávání výkyvů, které vznikají v důsledku pulzace dodávky ze vstřikovacího čerpadla, distribuce paliva mezi vstřikovače.

Vstřikovač vstřikuje palivo do spalovací komory motoru. Vstřikovače jsou připojeny k rozdělovači paliva vysokotlakým palivovým potrubím. Existují elektrohydraulické vstřikovače nebo piezo vstřikovače.

Elektrohydraulický vstřikovač funguje díky solenoidovému ventilu. A piezo vstřikovač je díky piezo krystalům a provozní rychlost této trysky je mnohem vyšší.

V systému Common Rail existuje několik typů vstřikování, všechny dohromady jsou navrženy tak, aby zlepšily účinnost systému a jeho šetrnost k životnímu prostředí.

Předvstřik malého množství nafty zvyšuje teplotu a tlak ve spalovacím prostoru, což podporuje zapálení hlavní náplně, snižuje hlučnost a toxicitu výfukových plynů. V závislosti na provozním režimu motoru dochází k následujícímu:

• dva předběžné vstřiky – při volnoběhu;
• jedna předběžná injekce – při zvýšení zatížení;
• Předvstřik se neprovádí – při plném zatížení.

Hlavní vstřik zajišťuje chod motoru.

Přídavné vstřikování zvyšuje teplotu výfukových plynů pro spalování sazí ve filtru pevných částic (jedná se o proces regenerace filtru pevných částic).

Systémy Common Rail prošly za posledních 15 let velkými změnami, především kvůli zvýšení vstřikovacího tlaku:

• první generace – 140 MPa, od roku 1999;
• druhá generace – 160 MPa, od roku 2001;
• třetí generace – 180 MPa, od roku 2005;
• čtvrtá generace – 220 MPa, od roku 2009.

Čím vyšší je tlak ve vstřikovacím systému, tím více paliva lze za stejnou dobu poslat do válce a tím pádem lze získat větší výkon při stejné hmotnosti, což má mnohem lepší vliv nejen na dynamiku, ale i na spotřebě paliva.

Na rozdíl od systému Common Rail v systému vstřikování čerpadla (Pumpe-Duse – PD) Každý válec má svůj vlastní tlak. Proces probíhá v plunžrovém čerpadle, jehož píst je poháněn vačkami na vačkovém hřídeli a vahadle.

Nárůst tlaku pro rovnoměrný chod systému v prostoru pod pístem je řízen elektromagnetickým ventilem nebo piezoelektrickými pohonnými ventily. Piezoelektrický pohon pracuje třikrát rychleji než magnetická deska. Například VW Passat 2.0 TDI (2005 kW/125 k) z roku 170 měl systém vstřikování pumpy s piezoelektrickými ventily, který vytvořil tlak až 220 MPa.

Tlak v systému vstřikování jednotky a vstřikovací tlak jsou vytvářeny vačkami vačkového hřídele a hnací energie je aplikována pouze na oblast vstřikování. Právě kvůli konstrukčním prvkům je vstřikovač čerpadla odolnější než Common-Rail (nemá vysokotlaké čerpadlo a rampu), takže porucha systému čerpadlo-vstřikovač nemusí nutně vést k vypnutí motoru .

Výhody

Dieselový motor se vstřikovacími čerpadly poskytuje nejrovnoměrnější úroveň točivého momentu.

PD píst umožňuje téměř všežravost (benzín, alkohol, etanol, LPG, biopaliva atd.).

Omezení

Systém má mrtvý bod, který stále nemůže zajistit 100% rovnoměrný provoz vstřikovačů čerpadel.

Systém vyžaduje poměrně velkou údržbu, protože obsahuje komplexní čerpadlo pro každý válec.

Vzhledem k tomu, že načasování vstřikování a množství nelze měnit postupně, je tento proces považován za omezený. Navíc není možné rychle měnit teplotu výfukových plynů. A to je právě nutné pro splnění norem EURO 4 a vyšších.

Dnes zaplavily trh motory se vstřikovači čerpadla a běžnou rampou. Oba mají své výhody, takže výběr je věcí každého. Důležité je jen vědět, jak se starat a na co si dát pozor.