20 års Common Rail for Diesel II: Alfa Romeo var den første
Fortsættelse: Designers vanskelige vej til at introducere ny teknologi.
De er rygraden i alt Fiat og Bosch
Kort efter at Fiat introducerede den direkte indsprøjtning Croma i 1986, blev et lignende system introduceret af Rover, der skabte det i samarbejde med britiske specialister fra Perkins. Det vil blive brugt senere til Honda -modeller. Det var først i 1988, at VW Group havde den første dieselmotor med direkte indsprøjtning, som også brugte en Bosch -fordelingspumpe. Ja, det er VW, der spiller rollen som masseindsprøjtning til direkte indsprøjtning i dieselbiler. VW brænder dog så meget for sine TDI -motorer, at den går glip af revolutionen i slutningen af det 20. århundrede. Så tilbage til begyndelsen af historien for igen at mødes med ingeniørerne hos Fiat og Bosch. Denne gang handler det ikke om samarbejde.
De førnævnte Centro Ricerce Fiat og Magnetti Marelli formåede stadig at bygge et funktionelt system, hvor trykgenereringsprocessen er adskilt fra hinanden. Dette undgår trykfald og opnår maksimalt tryk ved høje hastigheder. For at gøre dette fylder en roterende pumpe en tykvægget stålbrændstofskinne. Direkte indsprøjtning udføres ved hjælp af solenoide-kontrollerede injektorer. De første prototyper blev skabt i 1991, og tre år senere blev teknologien solgt til Bosch, som videreudviklede den. Systemet, udviklet på denne måde af Fiat og forfinet af Bosch, dukkede op i 1997 i Alfa Romeo 156 2.4 JTD og Mercedes-Benz E220 d. Samtidig overstiger det maksimale indsprøjtningstryk på 1360 bar stadig ikke trykket fra nogle af de tidligere systemer (brugt af Opel Vectra og Audi A6 2.5 TDI fra 1996 og BMW 320d fra 1998, VP 44-pumpen til direkte indsprøjtning opnår et tryk i området 1500 - 1750 bar), men processtyring og effektivitet er på et meget højere niveau.
Dens største fordel er, at den holder et konstant højt skinnetryk, som giver mulighed for præcis styring af indsprøjtningen, som igen nu kan leveres i partier - hvilket er meget vigtigt for blandingen i en dieselmotor. Dermed er trykket uafhængigt af hastigheden, kvaliteten af forbrændingsprocessen er væsentligt forbedret, hvilket betyder, at brændstofforbrug og emissioner reduceres. Med udviklingen af systemet vil elektromagnetiske injektorer blive erstattet af mere præcise piezo-injektorer, hvilket muliggør brugen af et stort antal korttidsindsprøjtninger og tryk op til 2500 bar for biler og op til 3000 bar for lastbiler og busser i den seneste tid. generationer af dieselmotorer.
Arbejdssmerter med Common Rail
Selvfølgelig starter ikke selv Fiat-ingeniører blindt. De har dog adgang til arbejdet fra både Vickers, der skabte et lignende mekanisk system for mange år siden, og det schweiziske føderale institut for teknologi ETH, og især teamet af Robert Hubert, der i 60'erne skabte en vellykket prototype af en dieselmotor. med Common Rail-system og elektronisk kontrol. De rudimentære elektroniske enheder fra disse år tillod naturligvis kun prototyper at arbejde i laboratoriet, men i 1983 patenterede Marko Ganzer fra ETH et "elektronisk styret batteriopladningssystem" til dieselbiler. Faktisk er dette den første lovende udvikling af et sådant system. Problemet ligger trods alt ikke i ideen, men i dens implementering, og det er ingeniørerne fra Fiat og Bosch, der formår at håndtere alle de problemer, der er forbundet med de høje tryklækager, der er forbundet med denne teknologi, oprettelsen af passende injektorer og andre. Det er lidt kendt, at mens bilproducenter i Japan halter bagefter i udviklingen af dieselmotorer, var faktisk det første køretøj, der brugte Common Rail-indsprøjtningssystemet, en Hino-lastbil med en J08C-motor og Denso-indsprøjtningssystem, hvilket er resultatet af arbejdet i teamet fra Dr. Shonei Ito og Masahiko Fyrtårne. Lige så interessant er det faktum, at ingeniører hos den østtyske IFA i 80'erne med succes udviklede et lignende system til deres lastbiler.
Desværre tvang Fiats økonomiske problemer i slutningen af 90'erne ham til at sælge sin gyldne kylling til Bosch. Det var trods alt Bosch, der udviklede denne teknologi, og i dag er det den ubestridte leder i produktionen af disse systemer. Faktisk er der stadig få producenter af dette udstyr – udover Bosch er det Denso, Delphi og Siemens. Under motorhjelmen og uanset hvilken bil du kigger efter, finder du noget lignende. Kort efter at Common Rail-systemet viste sine fordele frem for alt andet, blev det introduceret af de franske producenter PSA. På det tidspunkt havde producenter som Mazda og Nissan De allerede indført direkte indsprøjtning, men uden Common Rail-systemet fortsætter VW med at lede efter måder at skabe et effektivt system, der ikke bruger Common Rail-patenter, og i 2000 introducerede en mere almindelig injektorsystem til lastbilpumper. I 2009 gav VW heller ikke op og erstattede den ikke med en common rail.
Lastbilfabrikanterne introducerede det senere – for blot få år siden var deres motorer også udstyret med en pumpe-injektor eller såkaldt pump-pipe-injector med separate pumpeelementer og et meget kort højtryksrør. På Tokyo-messen viste Quon en anden interessant løsning - pumpe-injector-teknologi, som dog er drevet af en fælles tyndvægget skinne med lavere tryk. Sidstnævnte spiller rollen som en mellembalancerende knude.
Ud over alt det ovenstående adskiller Common Rail-systemet sig fundamentalt fra forinjektionssystemer, da det er baseret på den kinetiske energi, der genereres af pumpen til præcis brændstofindsprøjtning. Dette eliminerer behovet for et så højt kompressionsforhold såvel som et højt niveau af turbulens, hvilket er at foretrække for dieselmotorer med forkammer, og som genereres intensivt i dieselmotorer med hvirvelkammer. Common Rail-systemet skabte sammen med udviklingen af elektronisk styringsteknologi og turboladere forudsætningerne for dieselrevolutionen, og uden den ville benzinmotorer i dag ikke have nogen chance. Forresten modtog sidstnævnte også et lignende påfyldningssystem, kun på en mindre ordre. Men det er en anden historie.
Ja, Common Rail-systemet er dyrt og komplekst, men der er i øjeblikket intet alternativ til dieselmotorer. Producenter har også formået at skabe billigere, lavere trykindstillinger for budgetkøretøjer som Indien, hvor diesel respekteres. Efter de seneste skandaler blev diesel beskyldt for alle jordiske fejl, men som nylige tests af APP viser, er rengøringen meget mulig. Under alle omstændigheder er der interessante tider i vente.
Tekst: Georgy Kolev
