Caratteristiche del dispositivo e vantaggi del sistema di alimentazione Common Rail

Nei veicoli moderni vengono utilizzati sistemi di iniezione del carburante. Se prima una tale modifica era solo nelle unità di potenza diesel, oggi molti motori a benzina ricevono uno dei tipi di iniezione. Sono descritti in dettaglio in un'altra recensione.

Ora ci concentreremo sullo sviluppo, che è stato chiamato Common Rail. Vediamo come è apparso, qual è la sua particolarità, nonché quali sono i suoi vantaggi e svantaggi.

Cos'è il sistema di alimentazione Common Rail

Il dizionario traduce il concetto di Common Rail come "sistema di accumulo di carburante". La sua particolarità è che una parte del gasolio viene prelevata da un serbatoio in cui il carburante è sotto alta pressione. La rampa si trova tra la pompa di iniezione e gli iniettori. L'iniezione viene eseguita dall'iniettore che apre la valvola e il carburante pressurizzato viene rilasciato nel cilindro.

Questo tipo di sistema di alimentazione è il passo più recente nell'evoluzione dei propulsori diesel. Rispetto alla controparte a benzina, il diesel è più economico, poiché il carburante viene iniettato direttamente nel cilindro e non nel collettore di aspirazione. E con questa modifica, l'efficienza del propulsore aumenta in modo significativo.

L'iniezione di carburante Common Rail ha migliorato l'efficienza del veicolo del 15%, a seconda delle impostazioni della modalità di funzionamento del motore a combustione interna. In questo caso, di solito un effetto collaterale dell'economia del motore è una diminuzione delle sue prestazioni, ma in questo caso, la potenza dell'unità, al contrario, aumenta.

La ragione di ciò risiede nella qualità della distribuzione del carburante all'interno del cilindro. Tutti sanno che l'efficienza di un motore dipende direttamente non tanto dalla quantità di carburante in entrata quanto dalla qualità della sua miscelazione con l'aria. Poiché durante il funzionamento del motore, il processo di iniezione avviene in poche frazioni di secondo, è necessario che il carburante si mescoli con l'aria il più rapidamente possibile.

L'atomizzazione del carburante viene utilizzata per accelerare questo processo. Poiché la linea dietro la pompa del carburante ha un'alta pressione, il gasolio viene spruzzato attraverso gli ugelli in modo più efficiente. La combustione della miscela aria-carburante avviene con maggiore efficienza, dalla quale il motore mostra più volte un aumento di efficienza.

storia

L'introduzione di questo sviluppo è stato l'inasprimento degli standard ambientali per le case automobilistiche. Tuttavia, l'idea di base è apparsa alla fine degli anni '60 del secolo scorso. Il suo prototipo è stato sviluppato dall'ingegnere svizzero Robert Huber.

Poco dopo, questa idea è stata finalizzata da un dipendente dell'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia, Marco Ganser. Questo sviluppo è stato utilizzato dai dipendenti Denzo e ha creato un sistema di alimentazione con un binario. La novità ha ricevuto il semplice nome Common Rail. Negli ultimi anni degli anni '1990, lo sviluppo è apparso nei veicoli commerciali sui motori EDC-U2. I camion Hino (modello Rising Ranger) hanno ricevuto questo sistema di alimentazione.

Nel 95 ° anno, questo sviluppo è diventato disponibile anche per altri produttori. Gli ingegneri di ogni marca hanno modificato il sistema adattandolo alle caratteristiche dei propri prodotti. Tuttavia, Denzo si considera un pioniere nell'uso di questa iniezione sulle auto.

Questa opinione è contestata da un altro marchio, FIAT, che ha brevettato un prototipo di motore diesel a iniezione diretta (modello Chroma TDid) nel 1987. Nello stesso anno, i dipendenti dell'azienda italiana hanno iniziato a lavorare alla creazione dell'iniezione elettronica, che ha un principio di lavoro simile con un common rail. È vero, il sistema si chiamava UNIJET 1900cc.

La variante di iniezione moderna funziona secondo lo stesso principio del design originale, indipendentemente da chi sia considerato il suo inventore.

disegno

Considera il dispositivo di questa modifica del sistema di alimentazione. Il circuito di alta pressione è costituito dai seguenti elementi:

• Una linea in grado di sopportare pressioni elevate, molte volte il rapporto di compressione del motore. È realizzato sotto forma di tubi monopezzo a cui sono collegati tutti gli elementi del circuito.
• La pompa di iniezione è una pompa che crea la pressione richiesta nel sistema (a seconda della modalità di funzionamento del motore, questo indicatore può essere superiore a 200 MPa). Questo meccanismo ha una struttura complessa. Nel suo design moderno, il suo lavoro si basa su una coppia di pistoni. È descritto in dettaglio in un'altra recensione... Viene inoltre descritto il dispositivo e il principio di funzionamento della pompa del carburante separatamente.
• Un rail del carburante (rail o batteria) è un piccolo serbatoio a pareti spesse in cui si accumula il carburante. Gli ugelli con spruzzatori e altre apparecchiature sono collegati ad esso tramite linee di carburante. Una funzione aggiuntiva della rampa è quella di smorzare le fluttuazioni del carburante che si verificano durante il funzionamento della pompa.
• Sensore e regolatore di pressione del carburante. Questi elementi consentono di controllare e mantenere la pressione desiderata nel sistema. Poiché la pompa è costantemente in funzione mentre il motore è in funzione, pompa costantemente gasolio nella linea. Per evitare che scoppi, il regolatore scarica il mezzo di lavoro in eccesso nella linea di ritorno, che è collegata al serbatoio. Per dettagli su come funziona il regolatore di pressione, vedere qui.
• Gli iniettori forniscono la porzione richiesta di carburante ai cilindri dell'unità. Gli sviluppatori di motori diesel hanno deciso di posizionare questi elementi direttamente nella testata del cilindro. Questo approccio costruttivo ha consentito di affrontare contemporaneamente diverse questioni complesse. In primo luogo, riduce al minimo le perdite di carburante: nel collettore di aspirazione del sistema di iniezione multipoint, una piccola parte del carburante rimane sulle pareti del collettore. In secondo luogo, un motore diesel non si accende da una candeletta e non da una scintilla, come in un motore a benzina: il suo numero di ottano non consente l'uso di tale accensione (qual è il numero di ottano, leggi qui). Il pistone comprime fortemente l'aria quando viene eseguita la corsa di compressione (entrambe le valvole sono chiuse), facendo salire la temperatura del fluido a diverse centinaia di gradi. Non appena l'ugello atomizza il carburante, si accende spontaneamente per l'alta temperatura. Poiché questo processo richiede una precisione perfetta, i dispositivi sono dotati di elettrovalvole. Sono attivati ​​da un segnale dalla ECU.
• I sensori monitorano il funzionamento del sistema e inviano i segnali appropriati all'unità di controllo.
• L'elemento centrale in Common Rail è la ECU, che è sincronizzata con il cervello dell'intero sistema di bordo. In alcuni modelli di auto è integrato nell'unità di controllo principale. L'elettronica può registrare non solo le prestazioni del motore, ma anche altri componenti dell'auto, grazie ai quali la quantità di aria e carburante, nonché il momento della spruzzatura, vengono calcolati in modo più accurato. L'elettronica è programmata in fabbrica. Non appena l'ECU riceve le informazioni necessarie dai sensori, l'algoritmo specificato viene attivato e tutti gli attuatori ricevono il comando appropriato.
• Qualsiasi sistema di alimentazione ha un filtro nella sua linea. È installato davanti alla pompa del carburante.

Un motore diesel dotato di questo tipo di sistema di alimentazione funziona secondo un principio speciale. Nella versione classica viene iniettata l'intera porzione di carburante. La presenza di un accumulatore di carburante consente di distribuire una porzione in più parti mentre il motore esegue un ciclo. Questa tecnica è chiamata iniezione multipla.

La sua essenza si riduce al fatto che prima che venga fornita la quantità principale di gasolio, viene eseguita un'iniezione preliminare, che riscalda ulteriormente la camera di lavoro e aumenta anche la pressione in essa. Quando il resto del carburante viene spruzzato, si accende in modo più efficiente, fornendo al common rail ICE una coppia elevata anche quando il regime è basso.

A seconda della modalità di funzionamento, parte del carburante verrà fornita una o due volte. Quando il motore è al minimo, il cilindro viene riscaldato da una doppia pre-iniezione. Quando il carico aumenta, viene eseguita una pre-iniezione, che lascia più carburante per il ciclo principale. Quando il motore funziona al massimo carico, non viene eseguita la preiniezione, ma viene utilizzato l'intero carico di carburante.

Prospettive di sviluppo

Vale la pena notare che questo sistema di alimentazione è stato migliorato con l'aumentare della compressione delle unità di potenza. Oggi, ai proprietari di auto viene offerta la quarta generazione di Common Rail. In esso, il carburante è sotto una pressione di 4 MPa. Questa modifica è stata installata sulle auto dal 220.

Le tre generazioni precedenti avevano i seguenti parametri di pressione:

1. Dal 1999, la pressione del rail è stata di 140MPa;
2. Nel 2001, questa cifra è aumentata di 20 MPa;
3. 4 anni dopo (2005) le auto iniziarono ad essere equipaggiate con la terza generazione di sistemi di alimentazione, che erano in grado di creare una pressione di 180 MPa.

L'aumento della pressione nella linea consente l'iniezione di un volume maggiore di gasolio nello stesso periodo di tempo degli sviluppi precedenti. Di conseguenza, questo aumenta la gola dell'auto, ma l'aumento di potenza è notevolmente aumentato. Per questo motivo alcuni modelli restyling ricevono un motore identico al precedente, ma con parametri maggiorati (come viene descritto il restyling dal modello di prossima generazione separatamente).

Il miglioramento dell'efficienza di questa modifica viene effettuato grazie a un'elettronica più accurata. Questo stato di cose ci permette di concludere che la quarta generazione non è ancora l'apice della perfezione. Tuttavia, l'aumento dell'efficienza dei sistemi di alimentazione è provocato non solo dal desiderio delle case automobilistiche di soddisfare le esigenze degli automobilisti economici, ma principalmente dall'innalzamento degli standard ambientali. Questa modifica fornisce una migliore combustione del motore diesel, grazie al quale l'auto è in grado di superare il controllo di qualità prima di lasciare la catena di montaggio.

Vantaggi e svantaggi del common rail

La moderna modifica di questo sistema ha permesso di aumentare la potenza dell'unità spruzzando più carburante. Poiché nelle moderne case automobilistiche installano un gran numero di tutti i tipi di sensori, l'elettronica ha iniziato a determinare con maggiore precisione la quantità di carburante diesel necessaria per far funzionare il motore a combustione interna in una modalità specifica.

Questo è il principale vantaggio del common rail rispetto alle classiche modifiche del veicolo con iniettori unitari. Un altro vantaggio a favore di una soluzione innovativa è che è più facile da riparare, poiché ha un dispositivo più semplice.

Gli svantaggi includono l'alto costo dell'installazione. Richiede anche carburante di qualità superiore. Un altro svantaggio è che gli iniettori hanno un design più complesso, quindi hanno una vita lavorativa più breve. Se qualcuno di loro si guasta, la valvola al suo interno sarà costantemente aperta, il che interromperà la tenuta del circuito e il sistema si spegnerà.

Più in dettaglio sul dispositivo e sulle diverse versioni del circuito del carburante ad alta pressione, vedere il seguente video:

Il principio di funzionamento dei componenti del circuito del carburante del sistema Common Rail. Parte 2

Domande e risposte:

Qual è la pressione sul Common Rail? Nel rail del carburante (tubo accumulatore), il carburante viene fornito a bassa pressione (dal vuoto a 6 atm.) e nel secondo circuito ad alta pressione (1350-2500 bar.)

Qual è la differenza tra Common Rail e pompa carburante? Negli impianti di alimentazione con pompa ad alta pressione, la pompa distribuisce immediatamente il carburante agli iniettori. Nel sistema Common Rail, il carburante viene pompato in un accumulatore (tubo) e da lì viene distribuito agli iniettori.

Chi ha inventato il Common Rail? Un prototipo di sistema di alimentazione common rail è apparso alla fine degli anni '1960. È stato sviluppato dallo svizzero Robert Huber. Successivamente, la tecnologia è stata sviluppata da Marco Ganser.