Vlastnosti zařízení a výhody palivového systému Common Rail

V moderních vozidlech se používají systémy vstřikování paliva. Pokud dříve byla taková úprava pouze u dieselových pohonných jednotek, dnes dostává mnoho benzínových motorů jeden z typů vstřikování. Jsou podrobně popsány v další recenze.

Nyní se zaměříme na vývoj, který dostal název Common Rail. Podívejme se, jak se objevil, v čem spočívá jeho zvláštnost a jaké jsou jeho výhody a nevýhody.

Co je palivový systém Common Rail

Slovník překládá koncept Common Rail jako „akumulátorový palivový systém“. Jeho zvláštností je, že část nafty je odebírána ze zásobníku, ve kterém je palivo pod vysokým tlakem. Rampa je umístěna mezi vstřikovacím čerpadlem a vstřikovači. Vstřikování se provádí vstřikovačem, který otevírá ventil, a tlakové palivo se uvolňuje do válce.

Tento typ palivového systému je nejnovějším krokem ve vývoji vznětových motorů. Ve srovnání s benzínovým protějškem je nafta ekonomičtější, protože palivo je vstřikováno přímo do válce, nikoli do sacího potrubí. A s touto úpravou se výrazně zvyšuje účinnost pohonné jednotky.

Vstřikování paliva Common rail zlepšilo účinnost vozidla o 15%, v závislosti na nastavení provozního režimu spalovacího motoru. V tomto případě je obvykle vedlejším efektem ekonomiky motoru pokles jeho výkonu, ale v tomto případě se naopak zvyšuje výkon jednotky.

Důvodem je kvalita distribuce paliva ve válci. Každý ví, že účinnost motoru přímo nezávisí ani tak na množství přiváděného paliva, jako na kvalitě jeho míchání se vzduchem. Protože během provozu motoru probíhá vstřikování během několika vteřin, je nutné, aby se palivo co nejrychleji promíchalo se vzduchem.

K urychlení tohoto procesu se používá atomizace palivem. Vzhledem k tomu, že potrubí za palivovým čerpadlem má vysoký tlak, je motorová nafta rozstřikována tryskami efektivněji. Ke spalování směsi vzduch-palivo dochází s vyšší účinností, z čehož motor několikrát prokazuje zvýšení účinnosti.

Příběh

Zavedením tohoto vývoje bylo zpřísnění environmentálních standardů pro výrobce automobilů. Základní myšlenka se však objevila na konci 60. let minulého století. Jeho prototyp vyvinul švýcarský inženýr Robert Huber.

O něco později tuto myšlenku dokončil zaměstnanec Švýcarského federálního technologického institutu Marco Ganser. Tento vývoj využili zaměstnanci společnosti Denzo a vytvořili palivový systém s kolejnicí. Novinka získala nekomplikovaný název Common Rail. V posledních letech 1990. let se vývoj objevil u užitkových vozidel na motorech EDC-U2. Nákladní automobily Hino (model Rising Ranger) dostaly takový palivový systém.

V 95. roce se tento vývoj stal dostupným i pro další výrobce. Inženýři každé značky systém upravili a přizpůsobili charakteristikám svých vlastních produktů. Denzo se však považuje za průkopníka v používání tohoto vstřikování do automobilů.

Toto stanovisko je zpochybňováno jinou značkou FIAT, která si v roce 1987 nechala patentovat prototyp vznětového motoru s přímým vstřikováním (model Chroma TDid). Ve stejném roce začali zaměstnanci italského koncernu pracovat na vytvoření elektronického vstřikování, které má podobný princip práce se systémem common rail. Je pravda, že systém byl pojmenován UNIJET 1900cc.

Moderní varianta vstřikování funguje na stejném principu jako původní design, bez ohledu na to, kdo je považován za jeho vynálezce.

Výstavba

Zvažte zařízení této úpravy palivového systému. Vysokotlaký okruh se skládá z následujících prvků:

• Linka schopná odolat vysokým tlakům, mnohokrát kompresnímu poměru motoru. Je vyroben ve formě jednodílných trubek, ke kterým jsou připojeny všechny prvky obvodu.
• Vstřikovací čerpadlo je čerpadlo, které vytváří požadovaný tlak v systému (v závislosti na provozním režimu motoru může být tento indikátor vyšší než 200 MPa). Tento mechanismus má složitou strukturu. Ve svém moderním designu je jeho práce založena na dvojici pístu. Je podrobně popsán v další recenze... Popsáno je také zařízení a princip činnosti palivového čerpadla odděleně.
• Rozdělovač paliva (kolejnice nebo baterie) je malá silnostěnná nádrž, ve které se hromadí palivo. Injektory s atomizéry a dalším zařízením jsou k němu připojeny pomocí palivových potrubí. Další funkcí rampy je tlumení kolísání paliva, ke kterému dochází během provozu čerpadla.
• Čidlo tlaku paliva a regulátor. Tyto prvky umožňují ovládat a udržovat požadovaný tlak v systému. Vzhledem k tomu, že čerpadlo neustále běží, zatímco motor běží, neustále pumpuje motorovou naftu do potrubí. Aby nedošlo k prasknutí, regulátor vypouští přebytečné pracovní médium do zpětného potrubí, které je připojeno k nádrži. Podrobnosti o fungování regulátoru tlaku viz zde.
• Vstřikovače dodávají potřebnou část paliva do válců jednotky. Vývojáři vznětových motorů se rozhodli umístit tyto prvky přímo do hlavy válců. Tento konstruktivní přístup umožňoval řešit současně několik složitých problémů. Zaprvé minimalizuje ztráty paliva: ve sběrném sacím potrubí vícebodového vstřikovacího systému zůstává malá část paliva na stěnách sběrného potrubí. Za druhé, nafta se nezapaluje žhavicí svíčkou a nikoliv jiskrou, jako u benzínového motoru - jeho oktanové číslo neumožňuje použití takového zapalování (jaké je oktanové číslo, přečtěte si zde). Píst při kompresním zdvihu (oba ventily jsou zavřené) silně stlačuje vzduch, což způsobí zvýšení teploty média na několik stovek stupňů. Jakmile tryska atomizuje palivo, samovolně se vznítí z vysoké teploty. Protože tento proces vyžaduje dokonalou přesnost, jsou zařízení vybavena elektromagnetickými ventily. Jsou spouštěny signálem z ECU.
• Senzory monitorují provoz systému a vysílají příslušné signály do řídicí jednotky.
• Ústředním prvkem systému Common Rail je ECU, která je synchronizována s mozky celého palubního systému. U některých modelů automobilů je integrován do hlavní řídicí jednotky. Elektronika může zaznamenávat nejen výkon motoru, ale také další součásti automobilu, díky čemuž je přesněji vypočítáno množství vzduchu a paliva, stejně jako okamžik postřiku. Elektronika je naprogramována z výroby. Jakmile ECU obdrží potřebné informace ze senzorů, aktivuje se zadaný algoritmus a všechny akční členy obdrží příslušný příkaz.
• Každý palivový systém má ve svém potrubí filtr. Je instalován před palivovým čerpadlem.

Dieselový motor vybavený tímto typem palivového systému pracuje podle zvláštního principu. V klasické verzi je vstřikována celá část paliva. Přítomnost palivového akumulátoru umožňuje rozdělit jednu část na několik částí, zatímco motor provádí jeden cyklus. Tato technika se nazývá vícenásobná injekce.

Jeho podstata spočívá ve skutečnosti, že před dodáním hlavního množství motorové nafty se provede předběžné vstřikování, které ještě více zahřeje pracovní komoru a také zvýší její tlak. Když nastříkáte zbytek paliva, vznítí se efektivněji, což poskytne motoru Common Rail ICE vysoký točivý moment, i když jsou nízké otáčky motoru.

V závislosti na provozním režimu bude část paliva dodávána jednou nebo dvakrát. Při volnoběžných otáčkách se válec zahřívá dvojím předvstřikem. Když se zatížení zvýší, provede se jedno předběžné vstřikování, které ponechá více paliva pro hlavní cyklus. Pokud motor běží při maximálním zatížení, neprovádí se žádné předběžné vstřikování, ale používá se celé zatížení palivem.

vyhlídky

Stojí za zmínku, že tento palivový systém byl vylepšen s rostoucí kompresí pohonných jednotek. Dnes je majitelům automobilů nabízena 4. generace systému Common Rail. V něm je palivo pod tlakem 220 MPa. Tato úprava je instalována na automobilech od roku 2009.

Předchozí tři generace měly následující tlakové parametry:

1. Od roku 1999 je tlak na železnici 140 MPa;
2. V roce 2001 se toto číslo zvýšilo o 20 MPa;
3. O 4 roky později (2005) začaly být vozy vybaveny třetí generací palivových systémů, které byly schopné vytvářet tlak 180 MPa.

Zvýšení tlaku v potrubí umožňuje vstřikování většího množství motorové nafty ve stejném časovém období jako v předchozím vývoji. Tím se tedy zvyšuje obžerství automobilu, ale zvýšení výkonu se znatelně zvyšuje. Z tohoto důvodu dostávají některé upravené modely motor shodný s předchozím, ale se zvýšenými parametry (jak je popsáno, jak se restyling liší od modelu příští generace odděleně).

Zlepšení účinnosti takové úpravy se provádí díky přesnější elektronice. Tento stav věcí nám umožňuje dospět k závěru, že čtvrtá generace ještě není vrcholem dokonalosti. Zvýšení účinnosti palivových systémů však není vyvoláno pouze touhou výrobců automobilů uspokojit potřeby ekonomických motoristů, ale především zvýšením ekologických standardů. Tato úprava zajišťuje lepší spalování vznětového motoru, díky kterému je vůz schopen projít kontrolou kvality před opuštěním montážní linky.

Výhody a nevýhody systému common rail

Moderní modifikace tohoto systému umožnila zvýšit výkon jednotky postřikem více paliva. Protože v moderních automobilech instalují velké množství všech druhů senzorů, elektronika začala přesněji určovat množství motorové nafty potřebné k provozu spalovacího motoru v konkrétním režimu.

To je hlavní výhoda systému common rail oproti klasickým úpravám vozidel s jednotkovými vstřikovači. Další výhodou ve prospěch inovativního řešení je, že je snazší opravit, protože má jednodušší zařízení.

Mezi nevýhody patří vysoké náklady na instalaci. Vyžaduje také kvalitnější palivo. Další nevýhodou je, že vstřikovače mají složitější konstrukci, a proto mají kratší životnost. Pokud některý z nich selže, ventil v něm bude neustále otevřený, což naruší těsnost obvodu a systém se vypne.

Více podrobností o zařízení a různých verzích vysokotlakého palivového okruhu najdete v následujícím videu:

Princip činnosti komponent palivového okruhu systému Common Rail. Část 2

Otázky a odpovědi:

Jaký je tlak na Common Rail? V rozdělovači paliva (trubice akumulátoru) je palivo dodáváno pod nízkým tlakem (od vakua do 6 atm.) a ve druhém okruhu pod vysokým tlakem (1350-2500 bar.)

Jaký je rozdíl mezi Common Rail a palivovým čerpadlem? V palivových systémech s vysokotlakým čerpadlem čerpadlo okamžitě rozděluje palivo do vstřikovačů. V systému Common Rail je palivo čerpáno do akumulátoru (trubice) a odtud je distribuováno do vstřikovačů.

Kdo vynalezl Common Rail? Koncem 1960. let se objevil prototyp palivového systému Common Rail. Vyvinul jej Švýcar Robert Huber. Následně technologii vyvinul Marco Ganser.