Характеристики на устройството и предимства на горивната система Common Rail

В съвременните превозни средства се използват системи за впръскване на гориво. Ако по-рано подобна модификация е била само в дизелови двигатели, днес много бензинови двигатели получават един от видовете впръскване. Те са описани подробно в друг преглед.

Сега ще се спрем на разработката, която се нарича Common Rail. Да видим как се е появила, каква е неговата особеност, както и какви са предимствата и недостатъците му.

Какво представлява горивната система Common Rail

Речникът превежда понятието Common Rail като „акумулаторна горивна система“. Неговата особеност е, че част от дизеловото гориво се взема от резервоар, в който горивото е под високо налягане. Рампата е разположена между инжекционната помпа и инжекторите. Впръскването се извършва чрез инжектор, отварящ клапана и горивото под налягане се изпуска в цилиндъра.

Този тип горивна система е последната стъпка в еволюцията на дизеловите двигатели. В сравнение с бензиновия аналог, дизелът е по-икономичен, тъй като горивото се впръсква директно в цилиндъра, а не във всмукателния колектор. И с тази модификация ефективността на силовия агрегат се увеличава значително.

Впръскването на гориво с Common Rail е подобрило ефективността на автомобила с 15%, в зависимост от настройките на режима на работа на двигателя с вътрешно горене. В този случай обикновено страничен ефект от икономичността на двигателя е намаляване на неговите характеристики, но в този случай мощността на агрегата, напротив, се увеличава.

Причината за това се крие в качеството на разпределението на горивото в цилиндъра. Всички знаят, че ефективността на двигателя директно зависи не толкова от количеството входящо гориво, колкото от качеството на смесването му с въздуха. Тъй като по време на работа на двигателя процесът на впръскване се извършва за части от секундата, необходимо е горивото да се смеси с въздух възможно най-бързо.

За ускоряване на този процес се използва пулверизиране на гориво. Тъй като линията зад горивната помпа има високо налягане, дизеловото гориво се разпръсква през инжекторите по-ефективно. Изгарянето на въздушно-горивната смес протича с по-голяма ефективност, от което двигателят демонстрира увеличение на ефективността няколко пъти.

История

Въвеждането на тази разработка беше затягане на екологичните стандарти за производителите на автомобили. Основната идея обаче се появи в края на 60-те години на миналия век. Неговият прототип е разработен от швейцарския инженер Робърт Хубер.

Малко по-късно тази идея бе финализирана от служител на Швейцарския федерален технологичен институт Марко Гансер. Тази разработка беше използвана от служители на Denzo и създаде система за горивни релси. Новостта получи неусложнено име Common Rail. През последните години на 1990-те години разработката се появи в търговски превозни средства на двигатели EDC-U2. Камиони Hino (модел Rising Ranger) получиха такава горивна система.

През 95-та година тази разработка стана достъпна и за други производители. Инженерите от всяка марка модифицираха системата и я адаптираха към характеристиките на собствените си продукти. Denzo обаче се смята за пионер в прилагането на тази инжекция върху автомобили.

Това мнение се оспорва от друга марка, FIAT, която през 1987 г. патентова прототип на дизелов двигател с директно впръскване (модел Chroma TDid). През същата година служители на италианския концерн започват да работят по създаването на електронно впръскване, което има подобен принцип на работа с комън рейл. Вярно е, че системата е наречена UNIJET 1900cc.

Съвременната версия на инжекцията функционира на същия принцип като оригиналната разработка, независимо кой се смята за неин изобретател.

дизайн

Помислете за устройството на тази модификация на горивната система. Веригата за високо налягане се състои от следните елементи:

• Линия, която може да издържи на високо налягане, многократно по-голяма от степента на компресия в двигателя. Изработен е под формата на еднокомпонентни тръби, към които са свързани всички елементи на веригата.
• Инжекционната помпа е помпа, която създава необходимото налягане в системата (в зависимост от режима на работа на двигателя, този индикатор може да бъде повече от 200 MPa). Този механизъм има сложна структура. В своя модерен дизайн работата му се основава на двойка бутало. Той е описан подробно в друг преглед... Описано е също устройството и принципът на работа на горивната помпа отделно.
• Релсата за гориво (релса или батерия) е малък резервоар с дебели стени, в който се натрупва гориво. Към него с помощта на горивопроводи са свързани инжектори с пулверизатори и друго оборудване. Допълнителна функция на рампата е да овлажнява колебанията на горивото, които възникват по време на работа на помпата.
• Сензор и регулатор на налягането на горивото. Тези елементи ви позволяват да контролирате и поддържате желаното налягане в системата. Тъй като помпата работи постоянно, докато двигателят работи, тя постоянно изпомпва дизелово гориво в линията. За да не се спука, регулаторът изхвърля излишната работна среда във връщащата линия, която е свързана с резервоара. За подробности как работи регулаторът на налягането вижте тук.
• Инжекторите подават необходимата порция гориво към цилиндрите на блока. Разработчиците на дизелови двигатели решиха да поставят тези елементи директно в цилиндровата глава. Този конструктивен подход направи възможно едновременното разрешаване на няколко трудни въпроса. Първо, това минимизира загубите на гориво: във всмукателния колектор на многоточковата система за впръскване малка част от горивото остава по стените на колектора. На второ място, дизеловият двигател се запалва не от подгревна свещ и не от искра, както при бензиновия двигател - неговото октаново число не позволява използването на такова запалване (какво е октановото число, прочетете тук). Буталото силно компресира въздуха, когато се извършва ход на компресия (двата клапана са затворени), което води до повишаване на температурата на средата до няколкостотин градуса. Веднага след като дюзата пулверизира горивото, то се запалва спонтанно от високата температура. Тъй като този процес изисква перфектна прецизност, устройствата са оборудвани със соленоидни клапани. Те се задействат от сигнал от ECU.
• Сензорите следят работата на системата и изпращат подходящи сигнали до контролния блок.
• Централният елемент в Common Rail е ECU, който е синхронизиран с мозъка на цялата бордова система. При някои модели автомобили той е интегриран в основния блок за управление. Електрониката може да записва не само показателите на двигателя, но и други компоненти на автомобила, поради което количеството въздух и гориво, както и момента на пръскане, се изчисляват по-точно. Електрониката е фабрично програмирана. Веднага след като ECU получи необходимата информация от сензорите, посоченият алгоритъм се активира и всички изпълнителни механизми получават съответната команда.
• Всяка горивна система има филтър в линията си. Той е инсталиран пред горивната помпа.

Дизелов двигател, оборудван с този тип горивна система, работи по специален принцип. В класическата версия се инжектира цялата порция гориво. Наличието на акумулатор на гориво дава възможност да се разпредели една порция на няколко части, докато двигателят изпълнява един цикъл. Тази техника се нарича многократно инжектиране.

Същността му се свежда до факта, че преди да се подаде основното количество дизелово гориво, се прави предварително впръскване, което още повече загрява работната камера и също така увеличава налягането в нея. Когато останалата част от горивото се напръска, то се запалва по-ефективно, давайки на ICE на Common Rail висок въртящ момент, дори когато оборотите са ниски.

В зависимост от режима на работа, част от горивото ще се подава веднъж или два пъти. Когато двигателят работи на празен ход, цилиндърът се загрява чрез двойно предварително инжектиране. Когато натоварването се повиши, се извършва едно предварително инжектиране, което оставя повече гориво за основния цикъл. Когато двигателят работи при максимално натоварване, не се извършва предварително впръскване, а се използва цялото натоварване на горивото.

Перспективи

Заслужава да се отбележи, че тази горивна система е подобрена, тъй като компресията на силовите агрегати се увеличава. Днес 4-то поколение Common Rail вече се предлага на собствениците на автомобили. В него горивото е под налягане от 220 МРа. Тази модификация е инсталирана на автомобили от 2009 г.

Предишните три поколения имаха следните параметри на налягане:

1. От 1999 г. налягането в релсата е 140MPa;
2. През 2001 г. тази цифра се е увеличила с 20MPa;
3. 4 години по-късно (2005 г.) автомобилите започват да се оборудват с трето поколение горивни системи, които успяват да създадат налягане от 180 MPa.

Увеличаването на налягането в тръбопровода позволява впръскване на по-голям обем дизелово гориво в същия период от време, както при предишните разработки. Съответно това увеличава лакомията на автомобила, но нарастването на мощността значително се увеличава. Поради тази причина някои рестайлинг модели получават двигател, идентичен на предишния, но с увеличени параметри (как е описан рестайлингът от модела от следващото поколение отделно).

Подобряването на ефективността на такава модификация се извършва поради по-точна електроника. Това състояние на нещата ни позволява да заключим, че четвъртото поколение все още не е върхът на съвършенството. Увеличаването на ефективността на горивните системи обаче се провокира не само от желанието на автомобилните производители да задоволят нуждите на икономичните автомобилисти, но преди всичко от повишаване на екологичните стандарти. Тази модификация осигурява по-добро изгаряне на дизеловия двигател, благодарение на което автомобилът е в състояние да премине контрол на качеството, преди да напусне поточната линия.

Предимства и недостатъци на Common Rail

Съвременната модификация на тази система направи възможно увеличаването на мощността на агрегата чрез пръскане на повече гориво. Тъй като в съвременните автомобилни производители инсталират голям брой всякакви сензори, електрониката започва по-точно да определя количеството дизелово гориво, необходимо за работа на двигателя с вътрешно горене в определен режим.

Това е основното предимство на Common Rail пред класическите модификации на превозното средство с единични инжектори. Друг плюс в полза на иновативното решение е, че е по-лесно да се поправи, тъй като има по-просто устройство.

Недостатъците включват високата цена на инсталацията. Той също така изисква гориво с по-високо качество. Друг недостатък е, че инжекторите имат по-сложен дизайн, така че имат по-кратък живот на работа. Ако някой от тях откаже, вентилът в него ще бъде постоянно отворен, което ще наруши плътността на веригата и системата ще се изключи.

Повече подробности за устройството и различни версии на веригата за гориво под високо налягане са разгледани в следващото видео:

Принципът на действие на компонентите на горивната верига на системата Common Rail. Част 2

Въпроси и отговори:

Какъв е натискът върху Common Rail? В горивната релса (акумулаторна тръба) горивото се подава под ниско налягане (от вакуум до 6 атм.), а във втория кръг под високо налягане (1350-2500 бара.)

Каква е разликата между Common Rail и горивната помпа? При горивни системи с помпа за високо налягане помпата незабавно разпределя горивото към инжекторите. В системата Common Rail горивото се изпомпва в акумулатор (тръба) и оттам се разпределя към инжекторите.

Кой е изобретил Common Rail? Прототип на горивната система Common Rail се появява в края на 1960-те години. Разработен е от швейцареца Робърт Хубер. Впоследствие технологията е разработена от Марко Гансер.