20 лет Common Rail для дизелей II: Alfa Romeo была первой
Продолжение: Трудный путь дизайнеров по внедрению новой технологии.
Они основа всего Fiat и Bosch
Вскоре после того, как в 1986 году Fiat представил Croma с прямым впрыском, аналогичная система была представлена Rover, который создал ее совместно с британскими специалистами из Perkins. Он будет использоваться позже для моделей Honda. Только в 1988 году у VW Group появился первый дизельный двигатель с непосредственным впрыском, который также использовал распределительный насос Bosch. Да, именно VW играет роль массового инжектора для непосредственного впрыска в дизельных автомобилях. Однако VW настолько увлечен своими двигателями TDI, что пропускает революцию конца 20 века. Итак, возвращаемся к началу истории, чтобы снова встретиться с инженерами Fiat и Bosch. На этот раз речь идет не о сотрудничестве.
Вышеупомянутым Centro Ricerce Fiat и Magnetti Marelli все же удалось построить функциональную систему, в которой процесс создания давления отделен друг от друга. Это позволяет избежать перепадов давления и достижения максимального давления на высоких скоростях. Для этого роторный насос заполняет топливную рампу из толстостенной стали. Прямой впрыск осуществляется с помощью форсунок с электромагнитным управлением. Первые прототипы были созданы в 1991 году, а три года спустя технология была продана компании Bosch, которая доработала ее. Система, разработанная таким образом Fiat и доработанная Bosch, появилась в 1997 году в Alfa Romeo 156 2.4 JTD и Mercedes-Benz E220 d. При этом максимальное давление впрыска 1360 бар по-прежнему не превышает давления некоторых из предыдущих систем (используемых Opel Vectra и Audi A6 2.5 TDI с 1996 года и BMW 320d от 1998 года насос VP 44 для прямого впрыска достигает давления в диапазоне 1500 – 1750 бар), но контроль процессов и эффективность находятся на значительно более высоком уровне.
Его самым большим преимуществом является сохранение постоянного высокого давления в рампе, что позволяет точно контролировать впрыск, который, в свою очередь, теперь можно производить порциями – что очень важно для смеси в дизельном двигателе. Таким образом, давление не зависит от скорости, качество процесса сгорания значительно повышается, а значит, сокращается расход топлива и выбросы. С развитием системы электромагнитные форсунки будут заменены более точными пьезоинжекторами, позволяющими в последних поколениях дизелей использовать большое количество краткосрочных впрысков и давлений до 2500 бар для легковых автомобилей и до 3000 бар для грузовиков и автобусов.
Родовые схватки с Common Rail
Конечно, даже инженеры Fiat не начинают свою работу вслепую. Тем не менее, у них есть доступ к работе как Виккерса, который создал аналогичную механическую систему много лет назад, так и Швейцарского федерального технологического института ETH, и, в частности, команды Роберта Хуберта, который в 60-х годах создал успешную прототип дизельного двигателя с системой Common Rail и электронным управлением. Конечно, рудиментарные электронные устройства тех лет позволяли работать в лаборатории только прототипам, но в 1983 году Марко Ганцер из ETH запатентовал «систему зарядки аккумуляторов с электронным управлением» для дизельных автомобилей. Фактически, это первая многообещающая разработка подобной системы. Ведь проблема не в идее, а в ее реализации, и именно инженерам Fiat и Bosch удается разобраться со всеми проблемами, связанными с присущими этой технологии утечками высокого давления, созданием адекватных форсунок и Другой. Малоизвестный факт, что, хотя производители автомобилей в Японии отстают в разработке дизельных двигателей, на самом деле первым автомобилем, использующим систему впрыска Common Rail, был грузовик Hino с двигателем J08C и системой впрыска Denso, который является результатом работы команд Д-р Шоней Ито и Масахико Маяки. Не менее интересен тот факт, что в 80-е годы инженеры восточногерманской IFA успешно разработали подобную систему для своих грузовиков.
К сожалению, финансовые проблемы Fiat в конце 90-х вынудили его продать свою золотую курицу Bosch. В конце концов, именно компания Bosch занимается разработкой этой технологии, и сегодня она является безусловным лидером в производстве этих систем. На самом деле производителей этой техники пока немного – помимо Bosch это Denso, Delphi и Siemens. Под капотом и в какую бы машину вы ни посмотрели, вы найдете нечто подобное. Вскоре после того, как система Common Rail продемонстрировала свои преимущества перед всем остальным, ее представили французские производители PSA. В то время такие производители, как Mazda и Nissan Они уже внедрили прямой впрыск, но без системы Common Rail VW продолжает искать способы создания эффективной системы, не использующей патенты Common Rail, и в 2000 году представила более распространенную систему форсунок для грузовых насосов. Ведь в 2009 году VW тоже не сдавался и не заменял его на common rail.
Производители грузовиков представили его позже – всего несколько лет назад их двигатели также оснащались насос-форсункой или так называемым насос-патрубком-форсункой с отдельными насосными элементами и очень короткой трубкой высокого давления. На выставке в Токио компания Quon продемонстрировала еще одно интересное решение – технологию насос-форсунка, которая, однако, питается от общей тонкостенной рейки с более низким давлением. Последний играет роль промежуточного балансировочного узла.
В дополнение ко всему вышесказанному, система Common Rail принципиально отличается от систем с форкамерным впрыском в том, что она основана на кинетической энергии, создаваемой насосом для точного впрыска топлива. Таким образом, отпадает необходимость в такой высокой степени сжатия, а также в высоком уровне турбулентности, который предпочтителен для дизелей с форкамерой и который интенсивно создается в дизелях с вихревой камерой. Система Common Rail вместе с развитием технологий электронного управления и турбокомпрессоров создали предпосылки для дизельной революции, и без нее сегодня у бензиновых двигателей не было бы шансов. Кстати, последняя тоже получила аналогичную систему наполнения, только на меньший порядок. Но это уже другая история.
Да, система Common Rail дорогая и сложная, но в настоящее время альтернативы дизелям нет. Производителям также удалось создать более дешевые варианты с меньшим давлением для бюджетных автомобилей, например, для Индии, где уважают дизельное топливо. После последних скандалов во всех земных неисправностях обвиняли дизель, но, как показывают недавние испытания АПП, его очистка вполне возможна. В любом случае впереди ждут интересные времена.
Текст: Георгий Колев
