Система Common Rail

Дизель системы Common Rail — это самый современный этап эволюции бензиновых и дизельных двигателей с прямым впрыском топлива. Отличие его от традиционных дизелей с низким давлением подачи топлива в наличии рампы, куда под большим давлением(более 1000 бар) подается дизельное топливо, которое далее распределяется между электрическими форсунками с соленоидными клапанами. Третье поколение систем Common Rail отличается применением пьезоэлектрических инжекторов для увеличения точности впрыска, количественное увеличение фаз впрыска, а также повышения давления подачи топлива в рампу(до 1800 бар). Разновидность для бензиновых двигателей называется Прямой впрыск (FSI,GDI и т.п.).

Система прямого впрыска дизельного топлива у Скания разработана совместно с Cummins (Камминз) и называется Scania XPI (экс-пи-уай).

История создания системы впрыска Common Rail

Опытный образец системы Common Rail был разработан в конце 60-х годов Робертом Хубером (Швейцария). Заинтересовавшись идеей Хубера, Швейцарский Федеральный Институт Технологии Ganser продолжил разработку технологии Common Rail. В середине 90-х годов инженеры японской корпорации DENSO, Шохеи Итохе и Масахико Мияки (Shohei Itoh и Masahiko Miyaki), приступили к конструированию системы Common Rail. Практическое завершение их разработок называлось ECD-U2 и использовалось при создании больших транспортных средств (судостроительной, паровозной и большегрузной технике).

Первым опытным образцом с системой Common Rail стал погрузчик Hino Raising Ranger, который поступил в продажу в 1995 году.Независимо от японских конструкторов, также в середине 90-х, итальянские компании Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis приняли участие в доработке системы Common Rail. Их проект был настолько перспективен и заманчив, что его приобрела компания Bosch, которая не только завершила доработку и отладку системы, но и запустила ее в массовое производство. В 1997 году Bosch стал производить Common Rail для легковых автомобилей. Первым серийным автомобилем, оснащенным «дизельным инжектором», стал Alfa Romeo 156 с двигателем 1,9 JTD, а чуть позже — Mercedes-Benz С 220 CDI.

Принцип работы системы впрыска Common Rail

Если приводить аналогии простым языком, то Common Rail – это «дизельный инжектор». В обычном дизельном двигателе каждая секция насоса высокого давления нагнетает топливо в «индивидуальный» топливопровод (идущий к определенной форсунке). Внутренний его диаметр обычно составляет 1,6-2 мм, а наружный – 6-7 мм, то есть стенки достаточно толстые. Но когда под высоким давлением в 1300-2000 атмосфер по нему «прогоняется» порция горючего, трубка раздувается, как удав, заглатывающий жертву. И как только эта солярка уходит в форсунку, топливопровод снова сжимается. Поэтому вслед заданной порции топлива к форсунке непременно «подкачивается» крохотная лишняя доза. Эта капля, сгорая, увеличивает расход горючего, повышает дымность мотора, да и процесс ее сжигания далеко не полноценный. Вдобавок сами пульсации отдельных трубопроводов повышают шумность работы двигателя. В системе Common Rail насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод – топливную рампу, которая играет роль ресивера. В этом промежуточном звене помещается постоянный объем солярки, которая находится не под пульсирующим давлением, а под постоянным – около 1300 атмосфер. Что же касается форсунок, то они открываются теперь гидромеханическим способом (от повышения давления в трубопроводе) и электронным – от сигнала, подаваемого на соленоид форсунки. Датчики сообщают компьютеру, управляющему работой форсунок, информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме двигателя, его нагрузке и т. д. На ее основе компьютер назначает нужное для работы мотора количество топлива и момент его подачи. Таким образом, «удав» не судорожно проталкивает по пищеводу «пищу», а работает в строгом соответствии с решениями, принимаемыми электронным мозгом.

Датчики системы Common Rail

Основными датчики, которые используются в системе — это датчик давления в рампе, датчик потока воздуха, датчики распредвала и коленвала, температурные датчики двигателя и входящего воздуха, датчик положения педали аккселератора, система подогрева.

Активаторы Common Rail

Соленоиды в системе Common rail должны реагировать в течение пол-секунlы: это инжектора, клапан регулятор давления в рампе, клапан турбонаддува и клапана рециркуляции выхлопных газов.

Инжекторы (форсунки) Common Rail

Инжектора включаются по команде контроллера — блока EDC посредством магнитного соленоида. Гидравлическая сила давления позволяет открывать и закрывать инжектор, однако активация происходит с блока управления. Некоторые инжектора имеют пьезокристаллы. Под влиянием магнитного поля они увеличиваются в размерах. В инжекторе типа Piezo Inline кристалл находится близко к игле и поэтому в нем не используется механических деталей для включения иглы. В ранних системах применялся двойной впрыск — пилотный и основной для предотвращения детонации. В современных системах используется до шести фаз впрыска. Каждый инжектор производится и тестируется в лаборатории, где ему присваивают определенный код по измеренным данным его работы. После замены инжекторов код должен быть прописан в память блока управления с помощью сканера.

Кто производит систему Common Rail?

На сегодняшний день существует несколько фирм, которые занимаются системами впрыска Common Rail.

В первую очередь это, конечно, концерн Bosch. Далее (по убывающей в зависимости от количества производимых систем):

— компания DELPHI («дизельное» отделение английской фирмы Lucas);
— японская компания DENSO;
— немецкая фирма Siemens VDO.

Компания SCANIA производит совместно с Cummins свою собственную систему прямого впрыска — Scania XPI.

Какие преимущества у Common Rail по сравнению с другими дизельными системами?

Компьютерное управление подачей топлива позволяет впрыскивать его в камеру сгорания цилиндра двумя точно дозированными порциями, чего раньше сделать было невозможно. Сначала поступает крохотная доза, которая при сгорании повышает температуру в камере, а следом идет главный «заряд». Для дизеля – двигателя с воспламенением топлива от сжатия – это очень важно, так как при этом давление в камере сгорания нарастает более плавно, без «рывка». Вследствие этого мотор работает мягче и менее шумно. Но главное – система Common Rail полностью исключает впрыск в камеру сгорания «досыльной» порции горючего. В результате расход топлива двигателем сокращается примерно на 20%, а крутящий момент на малых оборотах коленвала возрастает на 25%. Также уменьшается содержание в выхлопе сажи и снижается шумность работы мотора.