Топливная система Common Rail применяется исключительно в дизельных двигателях и считается наиболее прогрессивной на текущий момент. В сравнении с другими системами она обеспечивает более экономичный расход топлива, повышает экологическую безопасность автомобиля, создает более высокое давление подачи в камеру сгорания.
История
В середине 1990-х годов доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из корпорации Denso разработали систему common rail для коммерческого транспорта и воплотили её в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках Hino Rising Ranger; в 1995 году они продали технологию другим производителям. Поэтому Denso считается пионером в адаптации системы common rail к нуждам автомобилестроения.
Современные системы common rail работают по тому же принципу. Они управляются блоком электронного управления, который открывает каждую форсунку электрически, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того как концерн Fiat разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для разработки массового продукта. Это оказалось большим просчетом Fiat, поскольку новая технология стала очень выгодна, но в то время итальянский концерн не имел финансовых ресурсов для завершения работ. Тем не менее, итальянцы первые применили систему common rail в 1997 году на Alfa Romeo , и только потом она появилась на Mercedes-Benz .
Устройство
Система Common Rail делится на контуры низкого и высокого давления и состоит из следующих элементов:
- Подкачивающий топливный насос низкого давления;
- Топливный фильтр;
- ТНВД;
- Регулятор давления;
- Датчик давления;
- Топливный бак;
- Форсунки
Принцип работы
Топливо из топливного бака забирается топливоподкачивающим насосом (низкого давления), и через топливный фильтр поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД подаёт топливо в напорную магистраль (Рампа) , которая играет роль аккумулятора давления. Блок управления регулирует производительность ТНВД для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.
Топливная магистраль (Рампа) соединяется топливопроводами с форсунками. В каждую форсунку встроен управляющий клапан — электромагнитный или пьезоэлектрический. По команде от блока управления клапан открывается, впрыскивая необходимую порцию топлива в цилиндр.
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.
Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и улучшения сгорания частиц сажи в сажевом фильтре.
Особенности:
- В отличие от традиционной системы подачи топлива, используется одноканальный ТНВД, постоянно подающий топливо в магистраль(рампа).
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.
Разновидности систем common rail.
Принципиальная работа системы остается неизменной
Различия касаются, в основном, системы предварительной подачи топлива в контуре низкого давления и организации архитектуры системы.
Кроме того системы common rail могут отличатся типом используемых форсунок. Различают форсунки:
- электромагнитным клапаном;
- пьезоэлектрическим приводом.
Преимущества системы Common Rail
- По сравнению с классической системой, конструкция Common Rail проще;
- Топливо подаётся несколькими порциями за цикл ;
- Значительное снижение выхлопа и уровня шума;
- Давление для подачи топлива не зависит от скорости вращения коленчатого вала.
Недостатки
- Высокое требование к качеству топлива;
- форсунки имеют более сложную конструкцию и требуют более частой замены.