Características do dispositivo e vantagens do sistema de combustível Common Rail

Em carros modernos, são usados ​​sistemas de injeção de combustível. Se antes essa modificação era apenas em unidades de energia a diesel, hoje muitos motores a gasolina recebem um dos tipos de injeção. Eles são descritos em detalhes em outra revisão.

Agora vamos nos concentrar no desenvolvimento, que foi batizado de Common Rail. Vamos ver como apareceu, qual a sua peculiaridade, bem como quais as suas vantagens e desvantagens.

O que é o Sistema de Combustível Common Rail

O dicionário traduz o conceito de Common Rail como "sistema de combustível acumulador". Sua peculiaridade é que uma parcela do óleo diesel é retirada de um reservatório onde o combustível está sob alta pressão. A rampa está localizada entre a bomba injetora e os injetores. A injeção é realizada pelo injetor abrindo a válvula e o combustível pressurizado é liberado no cilindro.

Esse tipo de sistema de combustível é a etapa mais recente na evolução dos trens de força a diesel. Em comparação com a gasolina, o diesel é mais econômico, pois o combustível é injetado diretamente no cilindro, e não no coletor de admissão. E com esta modificação, a eficiência da unidade de potência aumenta significativamente.

A injeção de combustível common rail melhorou a eficiência do veículo em 15%, dependendo das configurações do modo de operação do motor de combustão interna. Neste caso, normalmente um efeito colateral da economia do motor é uma diminuição no seu desempenho, mas neste caso, a potência da unidade, ao contrário, aumenta.

A razão para isso está na qualidade da distribuição de combustível dentro do cilindro. Todos sabem que a eficiência de um motor depende diretamente não tanto da quantidade de combustível que entra, mas da qualidade de sua mistura com o ar. Como durante o funcionamento do motor o processo de injeção ocorre em questão de frações de segundo, é necessário que o combustível se misture com o ar o mais rápido possível.

A atomização de combustível é usada para acelerar esse processo. Como a linha atrás da bomba de combustível tem alta pressão, o óleo diesel é pulverizado pelos bicos com mais eficiência. A combustão da mistura ar-combustível ocorre com maior eficiência, a partir da qual o motor demonstra várias vezes um aumento de eficiência.

história

A introdução deste desenvolvimento foi o endurecimento dos padrões ambientais para os fabricantes de automóveis. No entanto, a ideia fundamental surgiu no final dos anos 60 do século passado. Seu protótipo foi desenvolvido pelo engenheiro suíço Robert Huber.

Um pouco depois, essa ideia foi finalizada por um funcionário do Instituto Federal Suíço de Tecnologia, Marco Ganser. Este desenvolvimento foi usado pelos funcionários da Denzo e criou um sistema de trilhos de combustível. A novidade recebeu o descomplicado nome Common Rail. Nos últimos anos da década de 1990, o desenvolvimento apareceu em veículos comerciais com motores EDC-U2. Os caminhões Hino (modelo Rising Ranger) receberam este sistema de combustível.

No 95º ano, esse desenvolvimento também foi disponibilizado para outros fabricantes. Os engenheiros de cada marca modificaram o sistema e adaptaram às características de seus próprios produtos. Porém, a Denzo se considera pioneira no uso dessa injeção em automóveis.

Essa opinião é contestada por outra marca, a FIAT, que patenteou um protótipo de motor diesel de injeção direta (modelo Chroma TDid) em 1987. No mesmo ano, os funcionários da empresa italiana começaram a trabalhar na criação da injeção eletrônica, que tem um princípio semelhante de trabalho com common rail. É verdade que o sistema foi denominado UNIJET 1900cc.

A variante de injeção moderna funciona com o mesmo princípio do design original, independentemente de quem é considerado seu inventor.

projeto

Considere o dispositivo desta modificação do sistema de combustível. O circuito de alta pressão consiste nos seguintes elementos:

• Uma linha capaz de suportar altas pressões, muitas vezes a taxa de compressão do motor. É feito na forma de tubos inteiros aos quais todos os elementos do circuito são conectados.
• Bomba de injeção é uma bomba que cria a pressão necessária no sistema (dependendo do modo de operação do motor, este indicador pode ser superior a 200 MPa). Esse mecanismo tem uma estrutura complexa. Em seu design moderno, seu trabalho é baseado em um par de êmbolos. É descrito em detalhes em outra revisão... O dispositivo e o princípio de operação da bomba de combustível também são descritos separadamente.
• Um trilho de combustível (trilho ou bateria) é um pequeno reservatório de parede espessa no qual o combustível se acumula. Bicos com pulverizadores e outros equipamentos são conectados a ele por meio de linhas de combustível. Uma função adicional da rampa é amortecer as flutuações do combustível que ocorrem durante o funcionamento da bomba.
• Sensor e regulador de pressão de combustível. Esses elementos permitem que você controle e mantenha a pressão desejada no sistema. Uma vez que a bomba está constantemente funcionando enquanto o motor está funcionando, ela constantemente bombeia combustível diesel na linha. Para evitar o estouro, o regulador descarrega o excesso de meio de trabalho na linha de retorno, que é conectada ao tanque. Para obter detalhes sobre como funciona o regulador de pressão, consulte aqui.
• Os injetores fornecem a porção necessária de combustível para os cilindros da unidade. Os desenvolvedores de motores a diesel decidiram colocar esses elementos diretamente na cabeça do cilindro. Essa abordagem construtiva permitiu que várias questões complexas fossem abordadas simultaneamente. Em primeiro lugar, ele minimiza as perdas de combustível: no coletor de admissão do sistema de injeção multiponto, uma pequena parte do combustível permanece nas paredes do coletor. Em segundo lugar, um motor a diesel acende não a partir de uma vela e não de uma faísca, como em um motor a gasolina - seu número de octanas não permite o uso de tal ignição (qual é o número de octanas, leia aqui) O pistão comprime o ar fortemente quando o curso de compressão é executado (ambas as válvulas estão fechadas), fazendo com que a temperatura do meio suba para várias centenas de graus. Assim que o bico atomiza o combustível, ele se inflama espontaneamente em alta temperatura. Como esse processo exige uma precisão perfeita, os dispositivos são equipados com válvulas solenóides. Eles são acionados por um sinal da ECU.
• Os sensores monitoram a operação do sistema e enviam os sinais apropriados para a unidade de controle.
• O elemento central no Common Rail é a ECU, que é sincronizada com os cérebros de todo o sistema de bordo. Em alguns modelos de carro, ele é integrado à unidade de controle principal. A eletrônica pode registrar não só o desempenho do motor, mas também de outros componentes do carro, devido aos quais a quantidade de ar e combustível, bem como o momento da pulverização, são calculados com mais precisão. A eletrônica vem programada de fábrica. Assim que a ECU recebe as informações necessárias dos sensores, o algoritmo especificado é ativado e todos os atuadores recebem o comando apropriado.
• Qualquer sistema de combustível possui um filtro em sua linha. Ele é instalado na frente da bomba de combustível.

Um motor diesel equipado com este tipo de sistema de combustível opera de acordo com um princípio especial. Na versão clássica, toda a porção de combustível é injetada. A presença de um acumulador de combustível permite distribuir uma porção em várias partes enquanto o motor executa um ciclo. Essa técnica é chamada de injeção múltipla.

Sua essência se resume ao fato de que, antes do fornecimento da principal quantidade de óleo diesel, é feita uma injeção preliminar, que aquece ainda mais a câmara de trabalho, além de aumentar a pressão nela. Quando o resto do combustível é pulverizado, ele acende com mais eficiência, dando ao ICE common rail alto torque, mesmo quando a rotação do motor é baixa.

Dependendo do modo de operação, parte do combustível será fornecido uma ou duas vezes. Quando o motor está em marcha lenta, o cilindro é aquecido por uma pré-injeção dupla. Quando a carga aumenta, uma pré-injeção é realizada, o que deixa mais combustível para o ciclo principal. Quando o motor está funcionando com carga máxima, nenhuma pré-injeção é realizada, mas toda a carga de combustível é usada.

perspectivas

É importante notar que este sistema de combustível foi aprimorado conforme aumenta a compressão das unidades de potência. Hoje, os proprietários de automóveis recebem a 4ª geração do Common Rail. Nele, o combustível está sob pressão de 220 MPa. Esta modificação foi instalada em carros desde 2009.

As três gerações anteriores tinham os seguintes parâmetros de pressão:

1. Desde 1999, a pressão do trilho é de 140 MPa;
2. Em 2001, este número aumentou 20 MPa;
3. 4 anos depois (2005) os carros começaram a ser equipados com sistemas de combustível de terceira geração, que eram capazes de criar uma pressão de 180 MPa.

O aumento da pressão na linha permite a injeção de um volume maior de óleo diesel no mesmo período de tempo dos empreendimentos anteriores. Conseqüentemente, isso aumenta a gula do carro, mas o aumento da potência também aumenta acentuadamente. Por esta razão, alguns modelos reestilizados recebem um motor idêntico ao anterior, mas com parâmetros aumentados (como o reestilizado difere do modelo de próxima geração é descrito separadamente).

Melhorar a eficiência desta modificação é realizada devido a eletrônicos mais precisos. Este estado de coisas permite-nos concluir que a quarta geração ainda não é o pináculo da perfeição. No entanto, o aumento da eficiência dos sistemas de combustível é provocado não apenas pelo desejo das montadoras de satisfazer as necessidades dos motoristas econômicos, mas principalmente pela elevação dos padrões ambientais. Esta modificação proporciona uma melhor combustão do motor diesel, graças ao qual o carro consegue passar pelo controle de qualidade antes de sair da linha de montagem.

Vantagens e desvantagens do Common Rail

A modificação moderna deste sistema tornou possível aumentar a potência da unidade pulverizando mais combustível. Uma vez que os fabricantes de automóveis modernos instalam um grande número de todos os tipos de sensores, a eletrônica começou a determinar com mais precisão a quantidade de óleo diesel necessária para operar o motor de combustão interna em um modo específico.

Esta é a principal vantagem do common rail sobre as modificações clássicas de veículos com unidades injetoras. Outra vantagem a favor de uma solução inovadora é que ela é mais fácil de reparar, pois possui um dispositivo mais simples.

As desvantagens incluem o alto custo de instalação. Também requer combustível de qualidade superior. Outra desvantagem é que os injetores possuem um design mais complexo, portanto possuem uma vida útil mais curta. Se algum deles falhar, a válvula será aberta constantemente, o que interromperá a estanqueidade do circuito e o sistema será desligado.

Em mais detalhes sobre o dispositivo e diferentes versões do circuito de combustível de alta pressão, veja o seguinte vídeo:

O princípio de funcionamento dos componentes do circuito de combustível do sistema Common Rail. Parte 2

Perguntas e Respostas:

Qual é a pressão no Common Rail? No trilho de combustível (tubo acumulador), o combustível é fornecido sob baixa pressão (de vácuo a 6 atm.) E no segundo circuito sob alta pressão (1350-2500 bar).

Qual é a diferença entre Common Rail e bomba de combustível? Em sistemas de combustível com bomba de alta pressão, a bomba distribui imediatamente o combustível para os injetores. No sistema Common Rail, o combustível é bombeado para um acumulador (tubo) e de lá é distribuído para os injetores.

Quem inventou o Common Rail? Um protótipo de sistema de combustível common rail apareceu no final dos anos 1960. Foi desenvolvido pelo suíço Robert Huber. Posteriormente, a tecnologia foi desenvolvida por Marco Ganser.