Крупные автопроизводители постоянно совершенствуют моторы, выпуская на рынок новые силовые агрегаты. Одной из новинок концерна Hyundai/KIA является дизельный двигатель CRDi (Common Rail Direct Injection) - с системой непосредственного впрыска. Встретить такой двигатель можно только на корейских автомобилях, но похожие с конструктивной точки зрения моторы могут устанавливаться и на машины европейских компаний. В рамках данной статьи рассмотрим, что собой представляет двигатель CRDi, какие он имеет преимущества и недостатки.
Оглавление:Аналоги двигателя CRDi
Первым делом стоит рассказать об аналогах мотора CRDi, близких по конструктивному исполнению:
- Fiat похожий мотор выпускает под аббревиатурой CDTi;
- Ford похожий двигатель выпускает с названием TDCi;
- Концерн General Motors такие моторы выпускает под аббревиатурой CDTi или VCDi;
- Volkswagen подобные моторы называет TDI.
У других компаний также есть аналоги мотора CRDi от корейских производителей, но они менее распространены, чем названные выше.
Все перечисленные двигатели, в целом, близки друг к другу по общей концепции. Они имеют некоторые незначительные отличие в конструктивном исполнении, но все они дизельные и обладают системой прямого впрыска топлива.
Принцип работы двигателя CRDi
Особенность дизельных моторов CRDi (и аналогов) является в том, что к инжекторным форсункам подача топлива осуществляется из общего резервуара, где топливо находится под высоким давлением. Таким образом, данная конструкция, в отличие от привычных дизельных двигателей с топливным насосом и кулачковым приводом, позволяет подавать топливо под высоким давлением.
В целом процесс работы двигателя CRDi выглядит следующим образом:
- При повороте ключа зажигания дизельное топливо в топливной рейке Common-rail нагнетается при помощи специального насоса (данная рейка и есть резервуар, обозначенный выше);
- В рейке топливо за счет нагнетания насосом постоянно находится под давлением для впрыска;
- После этого из данной рейки топливо направляется под давлением к инжекторным форсункам по топливопроводам.
Преимущества двигателя CRDi и его аналогов
Дизельный двигатель подобной конструкции, имеющий систему непосредственного впрыска, обладает рядом очевидных преимуществ перед обычными моторами:
Недостатки двигателя CRDi и его аналогов
Сама технология системы CRDi значительно превосходит стандартный дизельный двигатель. Но она является значительно более сложной, из чего вытекает целый ряд недостатков:
Есть распространенное заблуждение в низкой надежности двигателя CRDi и его аналогов. Связано оно с тем, что мотор имеет повышенные требования к качеству дизельного топлива. Поскольку на территории России далеко не все заправки могут предоставить качественное топливо, это ведет к поломке мотора.
Вы не знаете что такое CRDI двигатель? Мы Вам объясним! В связи с принятием более жестких мер в сфере экологии по выплеску неблагоприятных веществ в окружающую среду, стали применять топливную систему Common Rail для дизельных двигателей.
Подача топлива в цилиндр в системе протекает под высоким давлением. Поэтому автомобили с Common Rail приобрели экономию расхода топлива порядка 15% и увеличение мощности двигателя на 40%. Система CRDI получила широкое распространение, среди авто с дизельными двигателями, которые эксплуатируется именно с этой системой.
Описание системы
Термин Common Rail с английского на русский дословно переводится «общая магистраль». Исходя из перевода данного термина именно это определение заложено в принципе работы данной системы. При ее создании был спроектирован новый дизельный двигатель CRDI с непосредственным впрыском топлива в цилиндр.
Мотор CRDI получил улучшенные характеристики по динамике и мощности, которые пошли в сравнение с аналогами характеристик бензиновых двигателей. Для программного управления режимами двигателя был разработан специальный электронный блок. Последним шагом в разработке этой системы стала подача топлива под высоким давлением в общую магистраль.
Для любого дизельного двигателя характерны различные режимы работы и переменные нагрузки. При работе двигателя возникает различная нагрузка, независящая от оборотов коленчатого вала. Возникает вопрос, как стабилизируется высокое давление в системе?
Для этой цели был установлен блок управления, который сохраняет высокое давление в системе за счет изменения объема работы топливного насоса. Причем самое максимальное давление создается, когда обороты коленчатого вала достигают минимального значения.
От условий работы мотора, ЭБУ за счет подачи различных импульсов приводит в действие простые форсунки, которые снабжены электромагнитными или пъезоэлектрическими клапанами.
Преимущество Common Rail заключается в оптимальной работе двигателя. Максимальная отдача выгорания топлива в цилиндрах CRDI тесно связана с большой точностью электронного блока и высокого давления впрыска. Причем оптимальные результаты достигаются на всех режимах работы двигателя. Исходя из этого, происходит понижение расхода топлива и снижается показатель токсичности выхлопных газов.
За счет создания CRDI, обладающей значительным потенциалом, отрасль дизельных двигателей получило широкое развитие. Всем известно, что необходимо развивать технологии по снижению выбросов выхлопных газов в атмосферу. Поскольку нормы экологии по токсичности регулярно увеличиваются. За счет всех этих условий Common Rail в дальнейшем будет усиленно развиваться.
Преимущества и недостатки системы CRDI
Не значительное присутствие токсичных элементов в отработанных газах, создается за счет полного сгорания топливно-воздушной смеси, причем происходит значительное увеличение мощности двигателя.
Основным отличием системы движка CRDI, является сохранение давления топлива на одном уровне и независимость от оборотов коленчатого вала, объема топлива и других различных факторов, которые смогли бы повлиять на впрыск при разных режимах работы двигателя.
За счет электронного блока управления при подаче топлива происходит открытие форсунок для впрыска. Конструктивной особенностью форсунок системы являются встроенные в них специальные электромагнитные соленоиды. Благодаря, которым все это было реализовано.
Также это является особенностью этой системы . В Common Rail в инжекторной форсунке игла поднимается за счет управления соленоидом, а не за счет давления горючего.
Также в системе происходит программное управление давлением впрыска, количеством топлива и углом опережения впрыска. То есть программа, прошита в ЭБУ и используется при разных условиях и режимах работы двигателя.
Нагнетание топлива и впрыск оказываются совершенно отдельными процессами. Что привело еще к одному преимуществу CRDI, а именно многофазный впрыск, самый минимум двухфазный. Исходя из скоростного режима, количества оборотов и нагрузки на двигатель можно динамично менять давление впрыска.
В Common Rail фазированный впрыск происходит за 1 рабочий такт, хотя раньше при разработке системы предполагался двойной впрыск. Большее внимание уделялось избавление от детонации. Сегодня разработанные системы предоставляют девять фаз топливного впрыска. Фазированный впрыск значительно снизил уровень шума работающего дизельного двигателя CRDI, что является еще одним преимуществом.
Точная дозировка топлива в рамках времени впрыска обеспечивается за счет высокого постоянного давления в рейке. В предшествующих разработках с обычным насосом высокого давления такой возможности не было. Все попытки изменить давление приводили к возникновению волнообразной пульсации в трубопроводах, от насоса к форсункам.
В результате чего при воздействии этих волн быстро выходили из строя трубопроводы. Поэтому в ТНВД давление за счет, которого происходит нагнетание топлива в форсунки строго ограничено. Стало ясно, что простые ТНВД не могут нагнетать давление 300 кг/см2. А система Common Rail изрядно превышает эту цифру. Система CRDI без разрушения системы и колебаний давления предполагает отметку до 2000 бар.
Наряду с достоинствами, мотор CRDI насчитывает ряд существенных недостатков. Одним из недостатков является чувствительность к качеству дизельного топлива. Многие элементы системы, а именно форсунки или насос мгновенно выходят из строя при попадании потусторонних малейших частиц или фракций.
Еще одним недостатком является высокая стоимость двигателей оснащенных системой CRDI, что в итоге увеличивает общую стоимость транспортного средства. Для четкой работы двигателя требуются , которые заложены в конструкцию, поэтому такая система является сложной.
Поэтому исключается возможность ремонта в гаражных условиях, только в специализированных сервисах. Потому что для ремонта системы требуются специальные инструменты, диагностические стенды и различного вида оборудование.
При ремонте CRDI надлежит модульная замена запасных частей. А это приводит к дополнительным дорогостоящим затратам. Соответственно из перечисленных выше причин стоимость выполненных работ будет достаточно высока.
На основе выше изложенной информации становится ясно, почему на территории России многие владельцы автомобилей до сих пор расценивают систему питания дизельного двигателя Common Rail невыгодным решением. Все дело в качестве отечественного топлива и уровня обслуживания автомобилей с такими двигателями.
Все компоненты мотора CRDI изготовлены с повышенной точностью, то есть проникание в систему сторонних элементов не допускается. В условиях высокого давления детали после потребления некачественного дизтоплива мгновенно придут в негодность. А их замена подразумевает определенные сложности и повышенные расходы.
CRDi (Common Rail Direct Injection), также известная автолюбителям как Common Rail - это современная аккумуляторная топливная система, которая применяется в дизельных двигателях. Работа системы основана на подаче горючего от общего аккумулятора к форсункам. Разработана она фирмой Bosch.
Некоторые автолюбители ошибочно полагают, что эта система малораспространённая и даже экзотичная. Тем не менее, такая система питания широко используется многими известными производителями, только называется она в большинстве случаев по-разному:
- Volkswagen: TDI; Fiat: CDTi, DdiS, TtiD или JTD;
- Daimler: CRD, CDI;
- Hyundai и Kia: CRDi;
- General Motors: CDTi, VCDi.
Также двигатели с CRDi довольно активно используют в судостроении и на ЖД локомотивах. Значение термина CRDi можно перевести как прямой впрыск топлива по общей магистрали.
Система CRDi состоит из:
- топливного насоса высокого давления
- клапана дозирования топлива
- регулятора давления топлива или контрольного клапана
- топливной рампы и форсунок.
Все элементы объединены топливопроводами.
В системе CRDi насос нагнетает топливо под достаточно высоким давлением, которое может доходить до 300 МПа в зависимости от того, какой у двигателя режим работы, в общую топливную магистраль с существенным объёмом, то есть, в аккумулятор. При этом применяется непосредственный впрыск топлива.
Система CRDi применяется в дизельных двигателях, однако по конструкции у неё имеется немало сходств с бензиновыми двигателями. Главное различие заключается в принципе воспламенения топлива . Ключевой особенностью системы CRDi можно назвать независимость процессов впрыскивания от угла поворота коленчатого вала, что впоследствии позволяет достигнуть высокого давления впрыскивания на частичных режимах.
Управление впрыском сделало возможным значительно снизить токсичность выхлопных газов и уменьшить шум дизельного двигателя. Схема CRDi полностью выполняет экологические стандарты Euro 5.
Аббревиатура CRDI (Common Rail Direct Injection, от англ. система непосредственного впрыска топлива) встречается на автомобилях с дизельным двигателем. Такое обозначение получили силовые агрегаты, которые устанавливает на свои модели Южно-Корейский автогигант Hyundai/KIA.
Другими словами, двигатель CRDI Hyundai является корейской разработкой и встречается исключительно на корейских авто. Что касается остальных производителей, мировые компании также активно используют конструктивно схожие аналоги. В этой статье мы рассмотрим CRDI двигатель, что это такое, какие указанный агрегат имеет аналоги, а также поговорим о преимуществах и недостатках данного типа .
Читайте в этой статье
Дизельные двигатели CRDI: плюсы и минусы
Как уже было сказано выше, обозначение CRDI используется для корейских с прямым впрыском (двигатель crdi 16v и т.п). Другие производители также имеют в линейке своих дизельных моторов похожие агрегаты.
В качестве примера следует упомянуть продукты немецкого бренда Merсedes, которые получили обозначение CDI или CRD, итальянский Fiat обозначил свои моторы как CDTi. На моделях Ford этот двигатель называется TDCi, корпорация GM использует обозначение CDTi или VCDi, Volkswagen применил хорошо известное отечественному потребителю обозначение TDI и т.д.
Если не брать в расчет отличия в названии и некоторые индивидуальные особенности конструкции, под всеми такими обозначениями следует понимать дизельный двигатель, который оснащен системой Common Rail (прямой впрыск топлива).
Преимущества моторов CRDi
Указанный тип ДВС (CRDi, CDI, TDI и т.д.) позволяет добиться заметно меньшего потребления , а также снижения уровня вредных веществ в составе выхлопных газов.
Главной особенностью дизелей с Common Rail является то, что к инжекторным форсункам топливо подается из общего аккумулятора, в котором горючее находится под высоким давлением. Конструкция выгодно отличается от привычных дизелей с , который имеет кулачковый привод и ограничения по давлению подаваемого топлива.
Общая схема работы системы выглядит так, что после поворота ключа зажигания дизтопливо нагнетается отдельным насосом в топливную рейку Common-rail (от англ. общая, единая рейка, магистраль). Эта рейка и есть упомянутый выше «аккумулятор». Внутри Common-rail горючее постоянно находится под высоким давлением для впрыска. Далее солярка поступает из рейки по топливопроводам к инжекторным форсункам под давлением.
Такое решение по сравнению с другими системами питания дизельных двигателей имеет ряд очевидных преимуществ. Прежде всего, значительно увеличивается топливная экономичность.
Дело в том, что поддержание постоянного высокого давления позволяет эффективно распылять горючее непосредственно в камере сгорания (прямой впрыск). Чем выше давление, тем лучше дизтопливо дозируется и распыляется, в результате чего последующее сгорание заряда происходит полноценно и с максимальной отдачей энергии поршню.
Максимально полноценное сгорание топливно-воздушной смеси является залогом того, что содержание токсичных веществ в отработавших газах будет минимальным, при этом мощность двигателя заметно увеличивается.
- Главной особенностью указанной системы питания является то, что давление топлива постоянно сохраняется на одном уровне, то есть никак не зависит от частоты вращения коленвала, объема горючего и других факторов, которые могут влиять на впрыск применительно к разным режимам работы ДВС.
Подача топлива реализована таким образом, что топливные форсунки открываются для впрыска под управлением отдельного блока управления EDC. Это стало возможным благодаря тому, что в сами форсунки системы топливоподачи конструктивно внедрены специальные электромагнитные соленоиды.
Это принципиальное отличие системы Common Rail от моторов с кулачковым ТНВД, решение позволяет реализовать подъем иглы в инжекторной форсунке при помощи управляемого соленоида, а не в результате давления горючего.
- В системе Common Rail общее количество топлива для впрыска, угол опережения впрыска и давление впрыска определяется программно, то есть зашито в и применяется по отношению к разным режимам и условиям работы двигателя.
Другими словами, нагнетание топлива и впрыск являются полностью отдельными процессами. Из этого проистекает еще одно существенное преимущество, которое позволяет сделать впрыск многофазным (минимально двухфазным). Параллельно с этим давление впрыска можно также динамично менять с учетом скоростного режима, оборотов и нагрузки на ДВС.
- Более того, Common Rail позволяет также реализовать фазированный впрыск за один рабочий такт. Добавим, что ранние разработки этой системы предполагали только двойной впрыск. Главной задачей на раннем этапе стала необходимость избавиться от .
Сегодня современные системы питания могут обеспечивать около 9 фаз топливного впрыска. В список уже описанных выше преимуществ фазированный впрыск добавил заметное снижение уровня шума во время работы дизельного двигателя.
- Также отметим, что постоянное высокое давление топлива в рейке позволило точно дозировать горючее в течение всего времени впрыска (длительности открытия форсунки). При этом в конструкциях с обычным ТНВД такая возможность полностью отсутствовала.
Дело в том, что попытки любых изменений давления приводили к тому, что в трубопроводах от насоса к форсункам закономерно возникала волнообразная пульсация (волновое гидравлическое давление).
В результате воздействия этих волн давления топливопроводы быстро повреждаются. По этой причине ТНВД имеют строгое ограничение по показателю давления, под которым они нагнетают топливо для подачи на форсунки.
С учетом вышесказанного становится понятно, почему обычные ТНВД не развивают давления больше 300 кг\см2, в то время как системы Common Rail значительно превосходят эту отметку. Например, CRDi предполагает давление до 2000 бар без колебаний давления и разрушения элементов системы.
Недостатки двигателя CRDi
Что касается минусов, агрегаты CRDi и другие установки, оснащенные Common Rail, имеют целый ряд определенных недостатков. Начнем с того, что указанная система изначально очень чувствительна к качеству дизтоплива. Попадание даже мелких сторонних фракций или примесей может стать причиной немедленной поломки насоса, форсунок и других элементов.
- Также моторы CRDi имеют достаточно высокую стоимость, что сильно увеличивает итоговую цену ТС с подобной силовой установкой. Добавим, само устройство системы питания Common Rail сложное, так как для слаженной работы конструкция включает в себя много электронных датчиков.
Подобная особенность практически полностью исключает возможность простого гаражного ремонта. Для диагностики и/или устранения неполадок требуется обязательное наличие дорогостоящего специального инструмента, стендов и оборудования.
Это значит, что полноценно провести диагностику, ремонт настройку или обслужить систему питания двигателя CRDI можно только в условиях дилерских центров или на крупных сторонних СТО. При этом важно не только иметь нужное оборудование, но и квалифицированный персонал, который специализируется на Common Rail.
- Параллельно с этим для CRDi и Common Rail достаточно часто возникает острая необходимость приобретения дорогостоящих запасных частей, так как предпочтительна модульная замена. Становится понятно, что по указанным выше причинам стоимость любых работ будет высокой.
Подведем итоги
На основе приведенной выше информации становится понятно, почему на территории СНГ многие автовладельцы до сих пор ошибочно считают систему питания дизельного двигателя Common Rail крайне ненадежным решением. Сразу отметим, дело не в самой системе, а в качестве отечественного горючего и уровне обслуживания авто с такими двигателями.
Следует помнить, что элементы Common Rail выполнены с высокой точностью, то есть не допускается попадания в систему даже мельчайших сторонних частиц. В условиях крайне высокого давления такие детали после использования некачественного топлива быстро повреждаются, а их замена предполагает определенные сложности и значительные расходы.
Другими словами, если водитель ранее эксплуатировал дизельный двигатель с обычным ТНВД, тогда никаких проблем могло не возникать. При этом после смены автомобиля на силовой агрегат с Common Rail поломки могли проявляться очень быстро.
Дело в том, что машину по привычке продолжают заправлять топливом сомнительного качества на ближайшей АЗС, заливают в бак дополнительные присадки в холодное время года и т.п. Также не все водители уделяют должное внимание качеству топливных фильтров и интервалам их замены.
Становится понятно, что если мотор с простым ТНВД более или менее нормально работал в подобных условиях, то Common Rail выйдет из строя намного быстрее. Также появление сбоев потребует углубленной диагностики. При этом быстро установить причину удается не всегда.
В системе активно используется множество электронных датчиков, активаторов, клапанов и других элементов. Диагностика предполагает проверку и ДПКВ, датчика давления в топливной рейке, температурных датчиков и т.п. Параллельно нужно проверять соленоиды и целый ряд других элементов.
Напоследок добавим, что с поиском СТО также могут возникать сложности. Дело в том, что на территории СНГ отмечена нехватка квалифицированного персонала по диагностике и ремонту Common Rail.
Читайте также
От чего зависит моторесурс дизельного мотора. Плановый пробег дизеля до первого капитального ремонта. Как увеличить ресурс дизельного ДВС.
CRDi или Common Rail – это система питания двигателей, которую многие водители ошибочно считают экзотической и малораспространенной. Такую систему питания используют на своих автомобилях многие известные производители, только называется она по-разному:
- Фольксваген: TDI;
- Фиат: CDTi, TtiD, DdiS, JTD;
- Даймлер: CRD, CDI;
- Хендай и Киа: CRDi;
- Дженерал моторс: CDTi, VCDi
Также двигатели с CRDi широко используют на ЖД локомотивах и в судостроении.
CRDi (Common Rail Direct Injection) можно перевести (расшифровать) как прямой впрыск топлива по общей магистрали.
Суть работы этой системы заключается в технологии подачи горючего от общего аккумулятора высокого давления (топливная рампа) к форсункам. Давление в топливной системе не зависит от количества впрыскиваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала. Команду на впрыск форсункам выдает контроллер блока EDC. Осуществляется данная процедура благодаря установленным в форсунках магнитным соленоидам.
Принцип работы:
- Готовое для впрыска топливо находится в рампе под большим давлением.
- В рампу его нагнетает специальный насос сразу же после запуска первых оборотов.
- Затем топливо по топливопроводу начинает подаваться к форсункам под общим давлением.
- В этом и состоит одно из главных отличий системы CRDi от двигателей с классическим ТНВД – иглу форсунки поднимает соленоид, а не давление топлива.
- Цикловую подачу топлива (количество) задает сам водитель, а давление впрыска и угол опережения – программа, заложенная в ЭБУ (блок управления).
Процесс впрыска топлива и образование давление в системе CRDi разделены. Отсюда появляется возможность создания двухфазного и многофазного впрыска. Кроме этого, данный факт позволяет использовать за один рабочий такт сразу несколько фаз впрыска. В первоначальных вариантах системы применялся двойной впрыск. В современных же CRDi используется до девяти фаз.
Основные преимущества системы Common Rail по сравнению с обычными «дизелями»:
- Установление жестких требований к двигателям в плане экологичности и экономичности. Требования эти ужесточаются с каждым годом. Дизельные двигатели с устаревшими системами впрыска не способны соответствовать требованиям по защите окружающей среды от вредных выхлопов.
- За счет повышенного давления топлива система CRDi обеспечивает значительную экономию топлива. Чем выше давление топлива в камере сгорания, тем более тонким будет его распыл. Благодаря этому происходит более полное и эффективное сгорания смеси на фоне меньших выбросов вредных веществ и возрастания мощности.
- Кроме того, постоянное высокое давление в магистрали обеспечивает точное дозирование горючего на протяжении всей длительности впрыска. С классическим ТНВД создать повышенное давление в топливной системе просто невозможно.
- При возникновении изменений расхода топлива в каналах от ТНВД к форсункам, появляются, так называемые, «волны» давления, которые «пульсируют» по топливопроводу. Это «волновое гидравлическое давление» разрушает топливную систему. По этой причине не существует ТНВД, в которых давление на форсунки составляет более 300 бар. В свою очередь, система Common Rail формирует давление до 2000 бар. Значительных разрушительных колебаний при этом не происходит, а вся работа ведется внутри форсунки.
