Что такое система Common Rail и как она работает

Что такое Common Rail

Common Rail — это система высокоточного электронно-управляемого впрыска топлива, применяемая на современных дизельных двигателях. В отличие от старых механических или полу-электронных систем, где давление создавалось перед каждым тактом впрыска на каждой форсунке, здесь топливо заранее накапливается в общей рампе (собственно, common rail — «общая рейка») под стабильным высоким давлением. После чего дозированно подается в нужную форсунку по команде электроники.

Идея Common Rail начала развиваться еще в 1980-х годах, но настоящего успеха достигла в конце 1990-х, когда электронное управление и материалы стали достаточно надежными и относительно дешевыми. Сегодня Common Rail — фактически стандарт для всех современных дизелей.

Устройство Common Rail

Современная система состоит из ряда ключевых компонентов, каждый из которых отвечает за свою часть процесса.

• Насос низкого давления перекачивает топливо из бака в подкапотное пространство.
• Топливный фильтр-осушитель удаляет воду и абразив.
• Насос высокого давления (ТНВД) сжимает топливо до 1000–2500 бар и отправляет в рейку.
• Общая распределительная рампа (топливная рейка) аккумулирует топливо и поддерживает стабильное давление.
• Датчик давления в рейке следит за текущим давлением, сообщая его электронике.
• Регулятор входного давления и клапан дозирования (IMV / DRV) корректируют давление в режиме реального времени. Чаще они объединены.
• Форсунки впрыскивают нужное количество топлива в цилиндры с точностью до миллиграмма.
• Электронный блок управления (ЭБУ) двигателя — «мозг» системы, управляющий всеми процессами.

Принцип работы Common Rail

Главное отличие от систем с классическим рядным или распределительным ТНВД: давление в Common Rail заранее удерживается в общей для всех форсунок рейке. Тогда как в старых моторах давление генерировалось для каждой форсунки перед каждым моментом впрыска. Последовательность работы системы Common Rail следующая:

1. Топливо из бака входит в фильтр грубой очистки (обычно просто сетка), установленный в баке.
2. Насос подкачки (обычно тоже в баке) подает дизель в подкапотное пространство.
3. Фильтр-осушитель (тонкой очистки) очищает топливо от воды и мелкого мусора.
4. ТНВД сжимает топливо до высокого давления, заданного блоком управления.
5. Топливо поступает в общую рампу и накапливается там под стабильно поддерживаемым давлением.
6. ЭБУ рассчитывает момент и объем впрыска.
7. Форсунки открываются в нужный момент, подавая топливо. В некоторых режимах осуществляется несколько впрысков за один такт.
8. Излишки от форсунок возвращаются в бак через обратную магистраль.

Плюсы и минусы Common Rail

Как и у любого решения, неоспоримые достоинства современных дизелей частично «уравновешиваются» рядом недостатков. Кратко перечислим основные.

Плюсы

• Высочайшая точность дозирования, что значительно повышает эффективность в сравнении с «классикой» — растет мощность, расход снижается.
• Гибкость управления, позволяющая выполнять предварительные, основные и дополнительные впрыски с минимальным интервалом.
• Снижение шума и вибраций, характерных для старых дизелей.
• Чистый выхлоп, соответствующий строгим экологическим нормам.
• Более стабильный холодный запуск.

Минусы

• Высокая стоимость компонентов, особенно форсунок и ТНВД.
• Чувствительность к качеству топлива — примеси и вода быстро выводят систему из строя.
• Сложность ремонта, требующая точной диагностики и специализированного оборудования.
• Зависимость от электроники, что усложняет эксплуатацию в тяжелых условиях.
• Ощутимо более высокая стоимость при покупке. То есть дистанция окупаемости нового Common Rail намного больше, чем обычного дизеля (хотя последних уже почти не найти).

Неисправности Common Rail

Едва ли не большая часть проблем на современных дизелях возникает из-за плохого топлива. Но, конечно, бывают и другие причины. Рассмотрим самые распространенные поломки и их признаки.

• Износ или разрушение ТНВД. Как итог — металлическая стружка, падение давления, аварийный режим работы или вовсе полный отказ двигателя.
• «Подсевшие» или заклинившие форсунки. Симптоматика: дымность, неровная работа, детонация (проявляется резкими стуками).
• Проблемы с регулятором давления. Это рывки, плавающие обороты, ошибки по давлению.
• Неисправный датчик давления в рейке. Обычно двигатель трясется, глохнет или не заводится.
• Подсос воздуха в магистрали. Характеризуется провалами в тяге и затрудненным запуском.
• Загрязнение топливного фильтра сказывается падением мощности и неустойчивой работой во всех режимах.

Отметим, что практически все описанные причины и симптомы могут комбинироваться. Современный Common Rail и двигатель вообще — слишком сложная система, чтобы по одному признаку однозначно поставить диагноз. Поэтому первым делом всегда проводят компьютерную диагностику.

Частые вопросы

В чем разница между TDI и Common Rail?

TDI — это маркетинговое название дизелей VAG. Расшифровывается как Turbocharged Direct (Diesel) Injection. Однако под фирменными буквами может скрываться любая техническая реализация. Ранние TDI были механическими или насос-форсуночными, а все современные используют Common Rail. То есть TDI — фактическое обозначение дизельных двигателей группы VAG, а не конкретной системы впрыска.

Чем Common Rail отличается от обычного дизеля?

В классическом дизеле давление генерируется и подается в каждую форсунку непосредственно перед впрыском. Common Rail же имеет общий резервуар (рампу), где давление поддерживается постоянно, а каждая форсунка берет свою «дозу» в момент впрыска.

Почему Common Rail так чувствителен к качеству топлива?

Потому что узлы работают на давлении до 2500 бар, а зазоры в форсунках измеряются микрометрами. Любая, даже очень мелкая грязь действует как абразив и разрушает форсунки (и не только) за считаные часы.

Главное о Common Rail

• Common Rail — современная электронно-управляемая дизельная система впрыска.
• Принцип действия (в отличие от «классики») — общая накопительная магистраль с постоянно высоким давлением топлива.
• Основные компоненты: насос, регулятор давления, ТНВД, рампа, форсунки, датчики и блок управления.
• Обеспечивает точный и при необходимости многократный впрыск топлива за один такт.
• КПД, акустический комфорт и экологичность выше, чем у обычных дизелей.
• Common Rail чувствителен к качеству топлива, а также требует точной диагностики и оборудования в случае ремонта.
• На сегодня это стандарт для подавляющего большинства дизельных двигателей.