Асаблівасці прылады і перавагі паліўнай сістэмы Common Rail

У сучасных аўтамабілях выкарыстоўваюцца паліўныя сістэмы з прымусовым упырскам. Калі раней такая мадыфікацыя была толькі ў дызельных сілавых агрэгатах, то сёння многія бензінавыя рухавікі атрымліваюць адну з разнавіднасцяў ўпырску. Падрабязна яны апісаны ў іншым аглядзе.

Цяпер засяродзімся на распрацоўцы, якая атрымала назву Common Rail. Паглядзім, як яна з'явілася, у чым яе асаблівасць, а таксама якія ў ёй вартасці і недахопы.

Што такое паліўная сістэма Common Rail

Слоўнік перакладае паняцце Common Rail, як «акумулятарная паліўная сістэма». Яе асаблівасць у тым, што плот порцыі дызпаліва вырабляецца з рэзервуара, у якім паліва знаходзіцца пад вялікім ціскам. Рампа размешчана паміж ТНВД і фарсункамі. Ўпырск ажыццяўляецца за кошт таго, што фарсунка адкрывае клапан, і паліва пад ціскам вызваляецца ў цыліндр.

Дадзены тып паліўнай сістэмы з'яўляецца самай апошняй прыступкай у эвалюцыі дызельных сілавых агрэгатаў. У параўнанні з бензінавым аналагам дызель больш эканамічны, так як ўпырск паліва ажыццяўляецца непасрэдна ў цыліндр, а не ва впускной калектар. А з дадзенай мадыфікацыяй эфектыўнасць сілавога агрэгата павышаецца ў разы.

Паліўны ўпырск «Коммон Рэйл» дазволіў павысіць эканамічнасць аўтамабіля на 15% у залежнасці ад налад рэжыму працы ДВС. Пры гэтым звычайна пабочным эфектам эканамічнасці матора з'яўляецца зніжэнне яго прадукцыйнасці, але ў дадзеным выпадку магутнасць агрэгата наадварот павялічваецца.

Прычына таму крыецца ў якасці размеркавання паліва ўнутры цыліндру. Усім вядома, што ККД рухавіка напрамую залежыць не столькі ад колькасці паступае гаручага, колькі ад якасці яго змешвання з паветрам. Бо падчас працы матора працэс ўпырску адбываецца за лічаныя долі секунды, неабходна, каб гаручае максімальна хутка змяшалася з паветрам.

Для паскарэння гэтага працэсу выкарыстоўваецца распыленне паліва. Так як магістраль за паліўнай помпай мае высокі ціск, дызпаліва распыляецца праз фарсункі больш эфектыўна. Згаранне паветрана-паліўнай сумесі адбываецца з большай эфектыўнасцю, ад чаго рухавік дэманструе павелічэнне ККД у некалькі разоў.

Гісторыя

Ўкараненні дадзенай распрацоўкі паслужыла ўзмацненне жорсткасці экалагічных стандартаў для аўтавытворцаў. Аднак асноўная ідэя з'явілася яшчэ ў канцы 60-х гг мінулага стагоддзя. Яе прататып распрацаваў швейцарскі інжынер Роберт Хубер.

Трохі пазней гэтую ідэю дапрацаваў супрацоўнік Федэральнага інстытута тэхналогій Швейцарыі, Марка Гансер. Гэтую распрацоўку выкарыстоўвалі супрацоўнікі кампаніі Denzo і стварылі паліўную сістэму з рампай. Навінка атрымала немудрагелістае назву Common Rail. У апошнія гады 1990-х распрацоўка з'явілася ў камерцыйным транспарце на маторах EDC-U2. Такую паліўную сістэму атрымалі грузавыя аўтамабілі Hino (мадэль Rising Ranger).

У 95-м годзе іншым вытворцам таксама стала даступная гэтая распрацоўка. Інжынеры кожнага брэнда дапрацоўвалі сістэму і адаптавалі пад асаблівасці ўласнай прадукцыі. Аднак першапраходцам ва ўжыванні дадзенага ўпырску на аўтамабілях кампанія Denzo лічыць сябе.

Гэта меркаванне аспрэчвае іншы брэнд, FIAT, які ў 1987-м годзе запатэнтаваў прататып дызельнага рухавіка з непасрэдным упырскам (мадэль Chroma TDid). У тым жа годзе супрацоўнікі італьянскага канцэрна пачалі весці працу над стварэннем электроннага впрыска, які мае падобны прынцып працы з Коммон Рэйлі. Праўда, сістэма атрымала назву UNIJET 1900сс.

Сучасны варыянт ўпырску функцыянуе па тым жа прынцыпе, што і першапачатковая распрацоўка, незалежна ад таго, хто лічыцца яе вынаходнікам.

канструкцыя

Разгледзім прыладу дадзенай мадыфікацыі паліўнай сістэмы. Контур з высокім ціскам складаецца з наступных элементаў:

• Магістраль, здольная вытрымаць вялікі ціск, у шмат разоў перавышае паказчык кампрэсіі ў рухавіку. Яна выкананая ў выглядзе суцэльных трубак, да якіх падлучаныя ўсе элементы контуру.
• ТНВД - помпа, які стварае патрэбны напор ў сістэме (у залежнасці ад рэжыму працы рухавіка гэты паказчык можа складаць больш за 200 Мпа). Гэты механізм мае складанае прылада. У сучасным выкананні яго праца заснаваная на плунжерной пары. Падрабязна пра яе распавядаецца ў іншым аглядзе. Пра прыладу і прынцыпе працы паліўнай помпы таксама распавядаецца асобна.
• Паліўная рэйка (рампа або акумулятар) - невялікі рэзервуар з таўстасценнага матэрыялу, у якім назапашваецца гаручае. Да яе пры дапамозе топливопроводов падлучаюцца фарсункі з распыляльнікамі і іншае абсталяванне. Дадатковая функцыя рампы - демпфировать ваганні гаручага, якія ўзнікаюць у працэсе функцыянавання помпы.
• Датчык ціску паліва і рэгулятар. Гэтыя элементы дазваляюць кантраляваць і падтрымліваць патрэбны напор ў сістэме. Так як помпа ўвесь час працуе, пакуль заведзены матор, ён увесь час запампоўвае салярку ў магістраль. Каб яе не разарвала, рэгулятар ажыццяўляе скід лішку працоўнай асяроддзя ў обратку, якая злучаная з бакам. Падрабязна пра тое, як працуе рэгулятар ціску, распавядаецца тут.
• Фарсункі падаюць неабходную порцыю паліва ў цыліндры агрэгата. Распрацоўшчыкі дызельных рухавікоў вырашылі размясціць гэтыя элементы непасрэдна ў галоўцы блока цыліндраў. Гэты канструктыўны падыход дазволіў адначасова вырашыць некалькі складаных пытанняў. Па-першае, гэта мінімізуе страты паліва: ва впускном калектары сістэмы размеркаванага ўпырску нязначная частка гаручага застаецца на сценках калектара. Па-другое, дызель запальваецца ня ад свечкі напалу і ня ад іскры, як ў бензінавым маторы - яго актанавы лік не дазваляе ўжыць такое запальванне (што такое актанавы лік, чытайце тут). Поршань моцна сціскае паветра, калі выконваецца такт сціску (зачыненыя абодва клапана), у выніку чаго тэмпература асяроддзя павышаецца да некалькіх сотняў градусаў. Як толькі фарсунка распыляе паліва, ад высокай тэмпературы яно самовоспламеняется. Так як у гэтым працэсе патрэбна ідэальная дакладнасць, прылады абсталёўваюцца электрамагнітнымі клапанамі. Яны спрацоўваюць ад сігналу, які паступае з ЭБУ.
• Датчыкі сочаць за працай сістэмы і падаюць адпаведныя сігналы на блок кіравання.
• Цэнтральным элементам у Common Rail з'яўляецца ЭБУ, які сінхранізуецца з «мазгамі» ўсёй бартавы сістэмы. У некаторых мадэлях аўто ён інтэграваны ў галоўны блок кіравання. Электроніка можа фіксаваць не толькі паказчыкі матора, але і іншых вузлоў аўто, дзякуючы чаму больш дакладна разлічваецца колькасць паветра і паліва, а таксама момант распылення. Электроніка праграмуецца на заводзе. Як толькі ЭБУ атрымлівае ад датчыкаў патрэбную інфармацыю, актывуецца зададзены алгарытм, і ўсе выканаўчыя механізмы атрымліваюць адпаведную каманду.
• Любая паліўная сістэма ў сваёй магістралі мае фільтр. Ён усталёўваецца перад паліўнай помпай.

Дызельны ДВС, абсталяваны дадзеным тыпам паліўнай сістэмы працуе па асабліваму прынцыпе. У класічным выкананні вырабляецца ўпырск ўсёй порцыі паліва. Наяўнасць паліўнага акумулятара дазваляе забяспечыць размеркаванне адной порцыі на некалькі частак, пакуль матор выконвае адзін цыкл. Гэтая методыка завецца шматразовым упырскам.

Яе сутнасць зводзіцца да таго, што перад падачай асноўнай колькасці саляркі вырабляецца папярэдні ўпырск, які яшчэ мацней разагравае рабочую камеру, а таксама павышае ў ёй ціск. Калі распыляецца астатняя частка гаручага, яно больш эфектыўна запальваецца, дзякуючы чаму ДВС з сістэмай Коммон Рэйл дэманструе высокі крутоўны момант, нават калі ўзровень абаротаў коленвала нізкі.

У залежнасці ад рэжыму працы частка паліва будзе паступаць адзін раз ці два. Калі рухавік працуе на халастых абарачэннях, прагрэў цыліндру ажыццяўляецца дзякуючы падвойным папярэдняй ўпырску. Калі павышаецца нагрузка, ажыццяўляецца адзін предвпрыск, дзякуючы чаму на асноўны цыкл застаецца больш гаручага. Калі рухавік працуе на максімальнай нагрузцы, папярэдні ўпырск не выконваецца, а задзейнічаецца ўся порцыя паліва.

перспектывы развіцця

Варта адзначыць, што дадзеная паліўная сістэма ўдасканальвалася па меры павышэння кампрэсіі сілавых агрэгатаў. На сённяшні дзень аўтаўладальнікам прапануецца ўжо 4-е пакаленне Common Rail. У ім паліва знаходзіцца пад напорам ў 220 Мпа. Гэтая мадыфікацыя усталёўваецца на аўтамабілі, пачынаючы з 2009-га года.

Папярэднія тры генерацыі мелі такія параметры ціску:

1. Пачынаючы з 1999-га, ціск ў рампы складала 140МПа;
2. У 2001-м годзе гэты паказчык павялічыўся на 20МПа;
3. Праз 4 гады (2005г.) Аўтамабілі пачалі камплектавацца трэцім пакаленнем паліўных сістэм, якія былі здольныя ствараць напор у 180МПа.

Павелічэнне ціску ў магістралі дазваляе ажыццявіць ўпырск большага аб'ёму дызпаліва за той жа прамежак часу, што і ў папярэдніх распрацоўках. Адпаведна, гэта павышае пражэрлівасць машыны, але і прырост магутнасці прыкметна павялічваецца. Па гэтай прычыне некаторыя рестайлінговые мадэлі атрымліваюць матор, ідэнтычны папярэдняму, але з павялічанымі параметрамі (пра тое, чым рэстайлінг адрозніваецца ад мадэлі наступнага пакалення, распавядаецца асобна).

Павышэнне эфектыўнасці такой мадыфікацыі ажыццяўляецца за кошт больш дакладнай электронікі. Такое становішча рэчаў дазваляе заключыць, што чацвёртае пакаленне гэта яшчэ не вяршыня дасканаласці. Аднак падвышэнне эфектыўнасці паліўных сістэм справакавана не толькі імкненнем аўтавытворцаў задаволіць запыты эканомных аўтамабілістаў, але ў першую чаргу павышэннем экалагічных стандартаў. Дадзеная мадыфікацыя забяспечвае больш якаснае згаранне дызеля, дзякуючы чаму аўтамабіль здольны прайсці кантроль якасці, перш чым сыдзе з канвеера.

Вартасці і недахопы сістэмы Common rail

Сучасная мадыфікацыя дадзенай сістэмы дазволіла павысіць магутнасць агрэгата за кошт распылення большай колькасці паліва. Так як у сучасных аўто вытворцы ўсталёўваюць вялікая колькасць разнастайных датчыкаў, электроніка стала больш дакладна вызначаць колькасць дызпаліва, неабходнага для працы ДВС на канкрэтным рэжыме.

Гэта асноўная перавага Коммон Рэйл перад класічнымі мадыфікацыямі МС з помпа-фарсункамі. Яшчэ адзін плюс у карысць інавацыйнаму рашэнню - яе лягчэй рамантаваць, так як яна мае больш простую прыладу.

Да недахопаў адносіцца дарагоўля ўстаноўкі. Таксама яна патрабуе больш якаснага паліва. Яшчэ адзін мінус у тым, што фарсункі маюць больш складаную канструкцыю, таму ў іх меншы працоўны рэсурс. Калі выйдзе з ладу якая-небудзь з іх, клапан ў ёй будзе пастаянна адкрыты, з-за чаго парушыцца герметычнасць контуру і сістэма адключыцца.

Больш падрабязна пра прыладу і розных варыянтах выканання паліўнага контуру высокага ціску разглядаецца ў наступным відэа:

Прынцып працы кампанентаў паліўнага контуру сістэмы Common Rail. частка 2

Пытанні і адказы:

Які ціск у Коммон Рэйл? У паліўнай рампе (трубка-акумулятар) паліва падаецца пад нізкім ціскам (ад вакуумнага да 6 Атм.) і ў другім контуры пад высокім ціскам (1350-2500 бар.)

Чым адрозніваецца Коммон Рэйл ад тнвд? У паліўных сістэмах з ТНВД помпа адразу размяркоўвае паліва па фарсунках. У сістэме Common Rail паліва запампоўваецца ў акумулятар (трубку), і з яго размяркоўваецца па фарсунках.

Хто прыдумаў Коммон Рэйл? Прататып паліўнай сістэмы тыпу Common Rail з'явіўся на заходзе 1960-х гадоў. Яе распрацаваў швейцарац Роберт Хубер. У наступстве тэхналогію развіваў Марка Гансер.