Система впрыска дизельного двигателя Common Rail

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

«ИРКУТСКИЙ КОЛЛЕДЖ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА И ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Система впрыска дизельного двигателя Common Rail

Выполнил: студент 3 курса Шульгин В.И.

Руководитель: Захаров Г.В.

г. Иркутск

2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И ПРИНЦИПДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА COMMON RAIL

1.1 История создания системы

1.2 Принцип действия системы впрыска топлива Common Rail

2. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА COMMON RAIL

2.1 Особенности системы впрыска топлива Common Rail

2.2 Техническое обслуживание системы впрыска топлива Common Rail

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность топливной системы или системы типа «коммон-рэйл» (англ. common rail -- общая магистраль) -- система подачи топлива, применяемая в дизельных двигателях. В системе типа common rail насос высокого давления нагнетает дизельное топливо под высоким давлением (до 300 МПа, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль существенного объёма (аккумулятор).

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.

Объект исследования - современный автомобиль.

Предмет исследования - топливная система Common Rail как современная система впрыска топлива дизельных двигателей.

Цель курсового проекта - изучить устройство топливной системы Common Rail и ее особенности.

Для решения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. изучить документацию по теме;

2. рассмотреть характеристику системы впрыска, их назначение;

3. рассмотреть структуру и особенности системы впрыска топлива Common Rail;

4. на основе изученных теоретических данных рассмотреть процесс работы системы впрыска топлива Common Rail.

В работе использовались следующие методы исследования:

- анализ технической документации и теоретических источников по теме;

- обобщение;

Практическая значимость заключается в том, что выводы, содержащиеся в работе, могут использоваться в качестве примера студентами на практических занятиях по ПО МДК 01.01 «Конструкция, техническое обслуживание и ремонт транспортного электрооборудования и автоматики».

Структура курсовой работы состоит из: введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА COMMON RAIL

1.1 История создания системы

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail - это один из самый современных этапов эволюции дизельных двигателей с прямым впрыском топлива.

В конце 60-х годов Робертом Хубером в Швейцарии был разработан образец системы Common Rail. Его технология была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе. К середине 90-х годов Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Корпорации DENSO, Япония, доработал систему для коммерческого транспорта и ввел ее в систему ECD-U2. Она стала использоваться на грузовиках HINO Rising Ranger. В 1995 году технология была продана другим производителям. Поэтому DENSO считает себя первопроходцем в приспособлению системы Common Rail к нуждам автопромышленности. Главенство этого факта опровергает итальянский концерн FIAT, который декларирует создание первого в мире автомобиля с прототипом дизельного двигателя с прямым впрыском в 1987 году. В это же время итальянцы начинают работать над полностью электронным дизелем с принципом COMMON RAIL. Концепция получила название UNIJET 1900сс.

Современные системы Common Rail функционируют по тому же принципу. Они управляются Блоком Электронного Управления, который открывает каждый инжектор электронно. Эта технология была разработана компаниями Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как FIAT разработал концепцию и принципиальную конструкцию системы в начале 90-х годов, патент на нее в 1993 году был продан немецкой компании Robert Bosch GmbH. Это стало огромным просчетом компании FIAT, так как новоиспеченная разработка стала очень выгодна. Но итальянский концерн прибывал в то время в тяжелом экономическом положении и не имел возможности завершить работу над данным продуктом. Тем не менее итальянцы первые применили систему Common Rail в 1997 на Alfa Romeo 156 1.9 JTD (второе поколение системы COMMON RAIL с многоточечным впрыском MULTIJET) и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI. В 2003 FIAT применил принцип MULTIJET на четырехцилиндровом дизельном двигателе с объёмом 1300сс.

Двигатели Common Rail используются в энергетике, судостроении и для локомотивов. Система Cooper-Bessemer GN-8 представила модифицированную систему Common Rail, где используется гидравлический контроль.

1.2 Принцип действия системы впрыска топлива Common Rail

Основной принцип работы системы Common Rail состоит на подаче топлива, как правило, дизельного вида, к форсункам от общей рампы под высоким давлением. Давление в такой системе впрыска образуется, а также поддерживается в независимом от частоты вращения коленчатого вала силовой установки состояния. Кроме того, на давление в топливной системе такого типа также никакого влияния не оказывает параметр объема впрыскиваемого горючего в камеры цилиндров.

Процесс впрыскивания топлива осуществляется форсунками по специальной команде электронного блока управления системы.

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива. В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.

С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

2 предварительных впрыска -- на холостом ходу;

1 предварительный впрыск -- при повышении нагрузки;

0(предварительный впрыск не производится) -- при полной нагрузке.

Основной впрыск обеспечивает стабильную работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и улучшения сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

1 поколение - 140 МПа, с 1999 года;

2 поколение - 160 МПа, с 2001 года;

3 поколение - 180 МПа, с 2005 года;

4 поколение - 220 МПа, с 2009 года.

Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.

Рисунок 1 - Схема системы впрыска «Common Rail»

2. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА И ТО СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА COMMON RAIL

впрыск топливо дизельный двигатель

2.1 Особенности системы впрыска топлива Common Rail

Применение для впрыска дизельного топлива системы «Common Rail» позволяет снизить расход топлива на 15% при одновременном увеличении мощности двигателя до 40%. Уже сам термин «Сommon rail», который переводится, как «общая магистраль», говорит об ее особенностях.

Основная отличительная особенность «Common Rail», обеспечивающая функциональность системы в целом - возможность изменения в широких пределах, как топливного давления, так и момента впрыска. Эти функции реализуются путем временного разделения периода формирования давления и момента подачи топливной смеси в камеру сгорания, главным недостатком данной системы является более высокое требование к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях с системой «Common Rail» использование качественного топлива является обязательным условием.

При применении данной системы было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен.

Благодаря своему преимуществу, система впрыска «Common Rail» приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй современный дизельный двигатель оснащен этой системой впрыска.

Система «Common Rail» (см. рисунок 1) включает: топливный насос высокого давления; клапан дозирования топлива; регулятор давления топлива (контрольный клапан); топливную рампу; форсунки и топливопроводы.

Рисунок 2 - Устройство системы «Common Rail»

Для функционирования всех элементов «Common Rail» в едином комплексе предназначена система автоматики, включающая электронный блок и различные датчики, контролирующие уровень заданных параметров и подающие управляющий сигнал, или в нужный момент времени, или при достижении контролируемых параметров заданного уровня. От его надежности зависит не только уровень расхода топлива и экологичность отработанных газов, но и работоспособность самого дизельного двигателя.

Сейчас форсунки в системе впрыска Common Rail функционируют не так, как на раньше. Если раннее их открытие осуществлялось за счет превышения определенного значения давления, то здесь этим процессом полностью управляет ЭБУ. Принцип работы электрогидравлических форсунок следует рассмотреть несколько подробнее. Открытие для подачи топлива осуществляется все так же - за счет давления, но сам принцип работы несколько иной.

Суть такова: на запорной игле распылителя сделан ободок, который играет роль поршня. Топливо под давлением подается и под этот поршень, и над ним. За счет равности давления и усилия пружины игла прижата к седлу и распылитель закрыт.

Пространство над иглой объединено каналом с магистралью слива. Но в этом канале размещается электромагнитный или пьезоэлектрический клапан, который перекрывает его.

Срабатывание форсунки делается за счет подаваемого электрического сигнала с блока. Он, поступая на клапан, приводит к его открытию, при этом канал отпирается и топливо из пространства над иглой уходит в сливную магистраль. В результате появляется разница давления и дизтопливо, находящееся под иглой, преодолевая усилие пружинки, приподнимает ее, открывая отверстия распылителя - происходит впрыск. Как только сигнал с ЭБУ пропадет, давление сразу же выровняется, и форсунка закрывается.

Типы форсунок

Принцип топливной системы common rail подразумевает использование одного из двух видов форсунок.

Электрогидравлические. Электромагнитные форсунки классического типа. После того, как напряжение пошло на электромагнитный клапан, происходит поднятие иглы распылителя и подача горючего. Главные плюсы конструкции -- высокая степень надёжности и ремонтопригодности.

Пьезоэлектрические. Когда напряжение подаётся на пьезокристалл, он моментально расширяется. По сравнению с предыдущим вариантом, игла поднимается в три-четыре раза быстрее. Увеличение быстродействия форсунки даёт большее количество впрысков за цикл, а также позволяет точнее определить объём подаваемого горючего. К минусам относят сложность конструкции, из-за чего такая форсунка имеет меньший срок службы и её сложно отремонтировать.

2.2 Техническое обслуживание системы впрыска топлива Common Rail

Common Rail -- это система, которая завоевала весь мир. Почему? Потому что не имеет конкурентов в части топливной экономичности и экологической безопасности, позволяя вписываться даже в жесткие рамки Евро6. К тому же это чрезвычайно "гибкая" система, которая может применяться как на автомобильных, так и на паровозных или судовых двигателях.

Что касается экологичности, так многих это меньше всего начинает волновать, когда дело доходит до ремонта дизеля (выбивание сажевых фильтров например и т.д) А вот экономической стороной многие увлекаются до потери памяти о том что экономичность дизеля в первую очередь гарантирована при правильной эксплуатации и своевременном техническом обслуживании.

Особенно высокие требования предъявляются к соблюдению правил эксплуатации дизельного мотора с топливной системой Common Rail

Выделяют три основных правила правильной эксплуатации дизельного автомобиля:

· Качественное дизтопливо;

· Только качественные топливные фильтры тонкой очистки;

· Своевременное техническое обслуживание.

Диагностика Common Rail требует высокой квалификации специалиста. Для определения неисправности используется несколько видов тестовой аппаратуры, специальные стенды, механические средства проверки функциональности отдельных элементов. Перед началом диагностических работ собирают сведения о характере возникших проблем, к которым относятся: повышенный шум двигателя; рывки при ускорении; появление дыма в моторном отсеке; запах солярки в салоне; частичная потеря управляемости транспортом. В подавляющем большинстве случаев причиной поломок является недостаточно высокое качество топлива и смазок. Машины разных моделей и марок по-разному реагируют на использование несоответствующих стандартам горюче-смазочных материалов. Некоторые виды транспорта глохнут, у других быстро выходит из строя датчик высокого давления. Поломка инжектора (форсунки) является крайне нежелательным моментом по причине сложности диагностики и высокой цены ремонта. Систематическое использование низкосортного топлива неизбежно приводит к серьезным поломкам двигателя. Таким образом, применение ГСМ от авторитетных фирм является одной из гарантий длительного эксплуатационного срока топливной системы. Кроме того, необходимо регулярно проводить технический осмотр, ведь именно плановые работы предупреждают серьезные поломки. Чтобы предотвратить «поднятие» или провисание форсунок необходимо каждые 100 тыс. км проверять крепления, заменять изношенные болты и гайки. Для предотвращения утечек масла следует своевременно заменять прокладки. Топливный насос в Common Rail -- надежный функциональный элемент. При содержании двигательной системы в чистоте, насосная станция ломается крайне редко.

Опытные специалисты принимают во внимание конструкционные особенности двигательной и топливной системы машин разных лет выпуска, моделей и марок. Все виды поломок нам хорошо известны, но для точной и оперативной диагностике необходимо использовать современную аппаратуру. Для определения параметров давления используют манометры, одновременно проверяют дозировку форсунок, которые управляются электрическими импульсами. При запуске двигателя проверятся функционирование привода ГРМ (при неисправностях привода снижается нагрузка для запуска стартера). В разных режимах тестируются все элементы управления (датчик потока воздуха, давления и температуры, положений распределительного и коленного вала), клапанные регуляторы. В обязательном порядке проверяются показатели динамики разгона. Отклонения от нормы позволяют определить проблему с поступлением и расходом воздуха (неисправности в подкачивающем насосе, топливной магистрали или топливном фильтре) Синхронизацию работы распределительного и коленного вала проверяют с помощью осциллографа и вакуумметра. При неравномерной работе дизеля форсунки демонтируют и проверяют на стенде по всем параметрам. В целом, система Common Rail является надежной и ремонтопригодной, однако для полноценной диагностики и восстановления функциональности техники требуется высокая квалификация мастеров. От того, насколько точно были выявлены все изъяны (как, правило, выявляется несколько дефектов по причине взаимосвязи конструктивных элементов) зависит стоимость и сроки выполнения заказа. Специалисты нашей компании проводят ремонт всех составляющих аккумуляторной системы подачи топлива грузовых автомобилей, коммерческого транспорта и спецтехники после проведения комплексной диагностики. Мы восстанавливаем форсунки таким образом, что их параметры после ремонта сопоставимы с показателями новых деталей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Принцип действия топливной системы Common Rail заключается в подаче горючего к распылителям от рампы, которая выполняет функцию предварительного аккумулятора высокого давления. Схема работы оборудования схожа с технологией старых топливопроводов. Насос подкачки забирает дизель из бака и отправляет к ТНВД, который нагнетает давление в магистрали и снабжает горючим распылители, в необходимый момент впрыскивающим его в цилиндры.

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.

Основные преимущества: Давление, при котором происходит впрыск топлива, можно поддерживать вне зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя, и оно остаётся практически постоянно высоким в течение всего цикла подачи топлива, что особенно важно для стабилизации горения на холостом ходу и на малых оборотах при работе с частичной нагрузкой;

Основные недостатки:

Более сложные форсунки, которые требуют относительно частой замены, по сравнению с традиционной системой подачи топлива;

Система перестаёт работать при разгерметизации любого элемента высокого давления, например, при неисправности одной из форсунок, когда её клапан постоянно находится в открытом положении;

Более высокие требования к качеству топлива, чем у традиционных систем;

Относительно высокая стоимость деталей и запасных частей системы.

Затруднение или невозможность произвести ремонт или настройку системы собственными силами, т.к. требуется специальный стенд и инструменты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Малкин, В. С. Техническая эксплуатация автомобилей: теорет. И практ. аспекты: учеб. пособие [Текст] / В. С. Малкин. - М.: Академия, 2016. - 288 с.

2. Шеянов, В. П. Учебное пособие по дисциплине «Ремонт автомобилей» [Текст] / Омск, 2018. - 136с.

3. Грехов, Л. В. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: [Текст] / Л. В. Грехов, Н. А. Иващенко, В. А. Марков. - Гриф УМО. - Москва: Легион-Автодата, 2018. - 340 с.: ил. - Библиогр.: с. 333-340.

4. Мураткин, Г. В. Основы восстановления деталей и ремонт автомобилей: учеб. пособие. Ч. 1. Технологические методы восстановления деталей и ремонта автомобилей [Текст] / Г. В. Мураткин, В. С. Малкин, В. Г. Доронкин. - ТГУ. - Тольятти: ТГУ, 2019. - 246 с.

5. Родичев, В.А. Устройство и техничекое об служивание легковых автомобилей: учебник водителя [Текст] / В.А. Родичев, А.А. Кива. - Гриф МО. - Москва: За рулем, 2019. - 80 с.

6. Сарбаев, В.И. Механизация производственных процессов технического и ремонта автомобилей: учеб. пособие [Текст] / В. И. Сарбаев,С. С. Селиванов, В. Н. Коноплев. - М.: РИЦ МГИУ, 2020. - 284 с.

7. Довыдовский В.А. Современные дизельные двигатели. Топливная система [Текст] / В.А. Довыдовский // Молодой ученый. - 2018. - № 29 (133). - С. 73-75.

8. Живлюк Г.Е. Состояние и перспективы совершенствования систем топливоподачи Common Rail [Текст] / Г. Е. Живлюк, А. П. Петров // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. - 2019. - № 1 (35). - С. 108-123.

9. Погуляев Ю.Д. Новый принцип управления подачей топлива [Текст] / Ю. Д. Погуляев, В. Н. Наумов, Р. М. Байтимеров // Строительные и дорожные машины. - 2017. - № 8. - С. 19-24.

10. Стрелец А.А. Устройство управления системой впрыска топлива типа «Common Rail» дизельного двигателя [Текст] / А. А. Стрелец // Автомобиль и Электроника. Современные Технологии. - 2016. - № 2. - С. 3.

11. Альбаков И.В. Дизельный двигатель с топливной системой «Common Rail» [Текст] / И. В. Альбаков, В. В. Камбулов, И. А. Фисунов // Проблемы внедрения результатов инновационных разработок: сб. статей. - 2019. - С. 6-8.

12. Колесников Н.П. Особенности устройства и направления совершенствования системы впрыска дизельного топлива «Common Rail» [Текст] / Н.П. Колесников, В. В. Труфанов, И.Ю. Чернышов // Проблемы развития технологий создания, сервисного обслуживания и использования технических средств в агропромышленном комплексе: сб. статей. - 2018. - С. 152-156.

13. Лютиков М.П. Особенности системы подачи топлива Common Rail [Текст] / М. П. Лютиков, А. А.Рябыкин, Р. А. Рындин, В. В. Бухтияров, Д. О. Золкин // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сб. статей. - 2018. - С. 219-222.

14. Мелихов А.В., Жигадло А.П. Применение пьезоэлектрических форсунок в топливных системах Common Rail [Текст] / А. В. Мелихов, А. П. Жигадло // Образование. Транспорт. Инновации. Строительство Сборник материалов II Национальной научно-практической конференции: сб. статей. - 2019. - С. 175-177.

15. Степанов Д.В. Преимущества и недостатки дизельных двигателей с топливной системой Common Rail [Текст] / Д.В. Степанов // Будущее науки - 2018: сб. статей. - 2018. - С. 277-280.

16. Терентьев Л.Ю. Диагностикаа дизельных двигателей с топливной системой Common Rail [Текст] / Л.Ю. 3. Терентьев // Будущее науки - 2018: сб. статей. - 2018. - С. 285-287.

17. Тульский П.Ю. Особенности топливной системы впрыска Common Rail и ее отличия от традиционных систем [Текст] / П.Ю. Тульский // IX Международный молодежный форум "Образование. Наука. Производство": сб. статей. - 2017. - С. 1039-1042.

18. Диагностика и ремонт Common Rail [Электронный ресурс]. - https://spectehrem.ru/uslugi/remont-toplivnoj-apparatury/common-rail

19. Технология Common Rail принцип работы и история эволюции технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://murmandiesel.ru/articles/404535

20. Топливная система COMMON RAIL - что это такое? [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://diesel-pro.ru/informaciya/toplivnaya-sistema-common-rail--chto-eto-takoe/

21. Топливная система common rail: что это и как работает,виды [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://seite1.ru/zapchasti/toplivnaya-sistema-common-rail-chto-eto-i-kak-rabotaetvidy/.html

22. Устройство и принцип работы топливной системы Common Rail [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://dizelmaster.ru/stati/ustrojstvo-i-princip-raboty-toplivnoj-sistemy-common-rail

Размещено на Allbest.ru