Características del dispositivo y ventajas del sistema de combustible Common Rail.

En los automóviles modernos, se utilizan sistemas de inyección de combustible. Si anteriormente tal modificación estaba solo en unidades de potencia diesel, hoy en día muchos motores de gasolina reciben uno de los tipos de inyección. Se describen en detalle en otra reseña.

Ahora nos centraremos en el desarrollo, que se denominó Common Rail. Veamos cómo apareció, cuál es su peculiaridad, así como cuáles son sus ventajas y desventajas.

¿Qué es el sistema de combustible Common Rail?

El diccionario traduce el concepto de Common Rail como "sistema de combustible acumulador". Su peculiaridad es que una parte del combustible diesel se toma de un depósito en el que el combustible se encuentra a alta presión. La rampa está ubicada entre la bomba de inyección y los inyectores. La inyección la realiza el inyector abriendo la válvula y el combustible presurizado se libera en el cilindro.

Este tipo de sistema de combustible es el paso más reciente en la evolución de los sistemas de propulsión diesel. En comparación con la contraparte de gasolina, el diesel es más económico, ya que el combustible se inyecta directamente en el cilindro y no en el colector de admisión. Y con esta modificación, la eficiencia de la unidad de potencia aumenta significativamente.

La inyección de combustible Common Rail ha mejorado la eficiencia del vehículo en un 15%, dependiendo de la configuración del modo de funcionamiento del motor de combustión interna. En este caso, generalmente un efecto secundario de la economía del motor es una disminución en su rendimiento, pero en este caso, la potencia de la unidad, por el contrario, aumenta.

La razón de esto radica en la calidad de la distribución del combustible dentro del cilindro. Todo el mundo sabe que la eficiencia de un motor depende directamente no tanto de la cantidad de combustible entrante como de la calidad de su mezcla con el aire. Dado que durante el funcionamiento del motor, el proceso de inyección ocurre en cuestión de fracciones de segundo, es necesario que el combustible se mezcle con el aire lo más rápido posible.

La atomización de combustible se utiliza para acelerar este proceso. Como la línea detrás de la bomba de combustible tiene alta presión, el combustible diesel se rocía a través de las boquillas de manera más eficiente. La combustión de la mezcla aire-combustible se produce con mayor eficiencia, a partir de la cual el motor demuestra un aumento de eficiencia varias veces.

historia

La introducción de este desarrollo fue el endurecimiento de los estándares ambientales para los fabricantes de automóviles. Sin embargo, la idea fundamental apareció a finales de los años 60 del siglo pasado. Su prototipo fue desarrollado por el ingeniero suizo Robert Huber.

Un poco más tarde, esta idea fue finalizada por un empleado del Instituto Federal Suizo de Tecnología, Marco Ganser. Este desarrollo fue utilizado por los empleados de Denzo y creó un sistema de riel de combustible. La novedad ha recibido el sencillo nombre de Common Rail. En los últimos años de la década de 1990, el desarrollo apareció en vehículos comerciales con motores EDC-U2. Los camiones Hino (modelo Rising Ranger) recibieron este sistema de combustible.

En el año 95, este desarrollo también estuvo disponible para otros fabricantes. Los ingenieros de cada marca modificaron el sistema y lo adaptaron a las características de sus propios productos. Sin embargo, Denzo se considera pionero en el uso de esta inyección en automóviles.

Esta opinión es cuestionada por otra marca, FIAT, que en 1987 patentó un prototipo de motor diésel de inyección directa (modelo Chroma TDid). En el mismo año, los empleados de la empresa italiana comenzaron a trabajar en la creación de inyección electrónica, que tiene un principio similar de trabajo con un carril común. Es cierto que el sistema se denominó UNIJET 1900cc.

La variante de inyección moderna funciona según el mismo principio que el desarrollo original, independientemente de quién se considere su inventor.

diseño

Considere el dispositivo de esta modificación del sistema de combustible. El circuito de alta presión consta de los siguientes elementos:

• Una línea capaz de soportar altas presiones, muchas veces la relación de compresión del motor. Está hecho en forma de tubos de una pieza a los que están conectados todos los elementos del circuito.
• La bomba de inyección es una bomba que crea la presión requerida en el sistema (dependiendo del modo de operación del motor, este indicador puede ser más de 200 MPa). Este mecanismo tiene una estructura compleja. En su diseño moderno, su trabajo se basa en un par de émbolos. Se describe en detalle en otra reseña... También se describe el dispositivo y el principio de funcionamiento de la bomba de combustible. por separado.
• Un riel de combustible (riel o batería) es un pequeño depósito de paredes gruesas en el que se acumula combustible. Las boquillas con rociadores y otros equipos se conectan a él mediante líneas de combustible. Una función adicional de la rampa es amortiguar las fluctuaciones del combustible que ocurren durante el funcionamiento de la bomba.
• Sensor y regulador de presión de combustible. Estos elementos le permiten controlar y mantener la presión deseada en el sistema. Dado que la bomba está funcionando constantemente mientras el motor está funcionando, constantemente bombea combustible diesel a la línea. Para evitar que explote, el regulador vierte el exceso de medio de trabajo en la línea de retorno, que está conectada al tanque. Para obtener detalles sobre cómo funciona el regulador de presión, consulte aquí.
• Los inyectores suministran la porción requerida de combustible a los cilindros unitarios. Los desarrolladores de motores diésel decidieron colocar estos elementos directamente en la culata. Este enfoque constructivo permitió abordar simultáneamente varios problemas complejos. En primer lugar, minimiza las pérdidas de combustible: en el colector de admisión del sistema de inyección multipunto, una pequeña parte del combustible permanece en las paredes del colector. En segundo lugar, el diésel no se enciende por una bujía incandescente ni por una chispa, como en un motor de gasolina; su número de octano no permite el uso de dicho encendido (¿cuál es el número de octano, lea aquí). El pistón comprime fuertemente el aire cuando se realiza una carrera de compresión (ambas válvulas están cerradas), lo que hace que la temperatura del medio aumente a varios cientos de grados. Tan pronto como la boquilla atomiza el combustible, se enciende espontáneamente debido a la alta temperatura. Dado que este proceso requiere una precisión perfecta, los dispositivos están equipados con válvulas solenoides. Se activan mediante una señal de la ECU.
• Los sensores monitorean el funcionamiento del sistema y envían las señales apropiadas a la unidad de control.
• El elemento central de Common Rail es la ECU, que está sincronizada con el cerebro de todo el sistema a bordo. En algunos modelos de automóviles, está integrado en la unidad de control principal. La electrónica puede registrar no solo el rendimiento del motor, sino también otros componentes del automóvil, por lo que la cantidad de aire y combustible, así como el momento de la pulverización, se calcula con mayor precisión. La electrónica viene programada de fábrica. Tan pronto como la ECU recibe la información necesaria de los sensores, se activa el algoritmo especificado y todos los actuadores reciben el comando apropiado.
• Cualquier sistema de combustible tiene un filtro en su línea. Se instala delante de la bomba de combustible.

Un motor diesel equipado con este tipo de sistema de combustible funciona según un principio especial. En la versión clásica, se inyecta toda la porción de combustible. La presencia de un acumulador de combustible permite distribuir una porción en varias partes mientras el motor realiza un ciclo. Esta técnica se llama inyección múltiple.

Su esencia se reduce al hecho de que antes de que se suministre la cantidad principal de combustible diesel, se realiza una inyección preliminar, que calienta aún más la cámara de trabajo y también aumenta la presión en ella. Cuando se rocía el resto del combustible, se enciende de manera más eficiente, dando al ICE common rail un par alto incluso cuando la velocidad del motor es baja.

Dependiendo del modo de funcionamiento, parte del combustible se suministrará una o dos veces. Cuando el motor está en ralentí, el cilindro se calienta mediante una doble preinyección. Cuando la carga aumenta, se realiza una preinyección, lo que deja más combustible para el ciclo principal. Cuando el motor está funcionando a carga máxima, no se realiza una preinyección, sino que se utiliza toda la carga de combustible.

perspectivas de desarrollo

Vale la pena señalar que este sistema de combustible se ha mejorado a medida que aumenta la compresión de las unidades de potencia. Hoy en día, a los propietarios de automóviles se les ofrece la cuarta generación de Common Rail. En él, el combustible está bajo una presión de 4 MPa. Esta modificación se ha instalado en automóviles desde 220.

Las tres generaciones anteriores tenían los siguientes parámetros de presión:

1. Desde 1999, la presión del carril ha sido de 140 MPa;
2. En 2001, esta cifra aumentó en 20 MPa;
3. 4 años después (2005) los automóviles comenzaron a equiparse con la tercera generación de sistemas de combustible, que eran capaces de crear una presión de 180 MPa.

El aumento de la presión en la línea permite la inyección de un mayor volumen de combustible diesel en el mismo período de tiempo que en diseños anteriores. En consecuencia, esto aumenta la glotonería del automóvil, pero el aumento de potencia también aumenta notablemente. Por este motivo, algunos modelos rediseñados reciben un motor idéntico al anterior, pero con parámetros incrementados (se describe en qué se diferencia el rediseño del modelo de próxima generación por separado).

La mejora de la eficiencia de esta modificación se lleva a cabo mediante una electrónica más precisa. Este estado de cosas nos permite concluir que la cuarta generación aún no es el pináculo de la perfección. Sin embargo, el aumento en la eficiencia de los sistemas de combustible es provocado no solo por el deseo de los fabricantes de automóviles de satisfacer las necesidades de los conductores económicos, sino principalmente por elevar los estándares ambientales. Esta modificación proporciona una mejor combustión del motor diesel, gracias a lo cual el automóvil puede pasar el control de calidad antes de salir de la línea de ensamblaje.

Ventajas y desventajas de Common Rail

La modificación moderna de este sistema hizo posible aumentar la potencia de la unidad al rociar más combustible. Dado que en los fabricantes de automóviles modernos se instalan una gran cantidad de todo tipo de sensores, la electrónica comenzó a determinar con mayor precisión la cantidad de combustible diesel requerida para operar el motor de combustión interna en un modo específico.

Esta es la principal ventaja del common rail sobre las modificaciones clásicas del vehículo con inyectores unitarios. Otro plus a favor de una solución innovadora es que es más fácil de reparar, ya que tiene un dispositivo más sencillo.

Las desventajas incluyen el alto costo de instalación. También requiere combustible de mayor calidad. Otra desventaja es que los inyectores tienen un diseño más complejo, por lo que tienen una vida útil más corta. Si alguno de ellos falla, la válvula estará constantemente abierta, lo que romperá la estanqueidad del circuito y el sistema se apagará.

Con más detalle sobre el dispositivo y las diferentes versiones del circuito de combustible de alta presión, vea el siguiente video:

El principio de funcionamiento de los componentes del circuito de combustible common rail. Parte 2

Preguntas y respuestas

¿Cuál es la presión sobre el Common Rail? En el riel de combustible (tubo acumulador), el combustible se suministra a baja presión (desde vacío hasta 6 atm.) Y en el segundo circuito a alta presión (1350-2500 bar.)

¿Cuál es la diferencia entre Common Rail y bomba de combustible? En sistemas de combustible con bomba de alta presión, la bomba distribuye inmediatamente el combustible a los inyectores. En el sistema Common Rail, el combustible se bombea a un acumulador (tubo) y desde allí se distribuye a los inyectores.

¿Quién inventó el Common Rail? Un prototipo de sistema de combustible common rail apareció a finales de la década de 1960. Fue desarrollado por el suizo Robert Huber. Posteriormente, la tecnología fue desarrollada por Marco Ganser.