Cechy urządzenia i zalety układu paliwowego Common Rail

W nowoczesnych samochodach stosuje się układy wtrysku paliwa. Jeśli wcześniej taka modyfikacja była tylko w silnikach wysokoprężnych, dziś wiele silników benzynowych otrzymuje jeden z rodzajów wtrysku. Zostały one szczegółowo opisane w kolejna recenzja.

Teraz skupimy się na rozwoju, który nazwano Common Rail. Zobaczmy, jak się pojawił, jaka jest jego specyfika, a także jakie są jego zalety i wady.

Co to jest układ paliwowy Common Rail

Słownik tłumaczy pojęcie Common Rail jako „akumulatorowy układ paliwowy”. Jego cechą charakterystyczną jest to, że część oleju napędowego pobierana jest ze zbiornika, w którym paliwo znajduje się pod wysokim ciśnieniem. Rampa znajduje się pomiędzy pompą wtryskową a wtryskiwaczami. Wtrysk odbywa się za pomocą wtryskiwacza otwierającego zawór, a do cylindra wpuszczane jest paliwo pod ciśnieniem.

Ten typ układu paliwowego jest najnowszym krokiem w ewolucji silników wysokoprężnych. W porównaniu do benzyny olej napędowy jest bardziej ekonomiczny, ponieważ paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do cylindra, a nie do kolektora dolotowego. A dzięki tej modyfikacji wydajność jednostki napędowej znacznie wzrasta.

Wtrysk paliwa Common Rail poprawił wydajność pojazdu o 15%, w zależności od ustawień trybu pracy silnika spalinowego. W tym przypadku zwykle efektem ubocznym ekonomii silnika jest spadek jego wydajności, ale w tym przypadku moc jednostki, wręcz przeciwnie, wzrasta.

Przyczyną tego jest jakość dystrybucji paliwa w cylindrze. Wszyscy wiedzą, że sprawność silnika zależy bezpośrednio nie tyle od ilości dopływającego paliwa, ile od jakości jego wymieszania z powietrzem. Ponieważ podczas pracy silnika proces wtrysku następuje w ciągu ułamków sekundy, konieczne jest jak najszybsze wymieszanie się paliwa z powietrzem.

Proces ten przyspiesza atomizacja paliwa. Ponieważ przewód za pompą paliwa ma wysokie ciśnienie, olej napędowy jest rozpylany przez dysze skuteczniej. Spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej następuje z większą wydajnością, z czego silnik kilkakrotnie wykazuje wzrost sprawności.

Historia

Wprowadzenie tego rozwiązania było zaostrzeniem norm środowiskowych dla producentów samochodów. Jednak podstawowa idea pojawiła się pod koniec lat 60. ubiegłego wieku. Jego prototyp został opracowany przez szwajcarskiego inżyniera Roberta Hubera.

Nieco później pomysł ten został sfinalizowany przez pracownika szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii Marco Gansera. Rozwój ten został wykorzystany przez pracowników Denzo i stworzył system szyn paliwowych. Nowość otrzymała nieskomplikowaną nazwę Common Rail. W ostatnich latach 1990-tych rozwój pojawił się w pojazdach użytkowych na silnikach EDC-U2. Ten układ paliwowy otrzymały ciężarówki Hino (model Rising Ranger).

W 95 roku ten rozwój stał się również dostępny dla innych producentów. Inżynierowie każdej marki zmodyfikowali system i dostosowali go do cech własnych produktów. Jednak Denzo uważa się za pioniera w stosowaniu tego wtrysku w samochodach.

Tę opinię podważa inna marka, FIAT, który opatentował prototyp silnika wysokoprężnego z bezpośrednim wtryskiem (model Chroma TDid) w 1987 roku. W tym samym roku pracownicy włoskiego koncernu rozpoczęli prace nad stworzeniem wtrysku elektronicznego, który ma podobną zasadę pracy z Common Rail. To prawda, że ​​system nosił nazwę UNIJET 1900 cmXNUMX.

Nowoczesny wariant wtryskowy działa na tej samej zasadzie, co oryginalny projekt, niezależnie od tego, kto jest jego wynalazcą.

projekt

Rozważ urządzenie tej modyfikacji układu paliwowego. Obwód wysokiego ciśnienia składa się z następujących elementów:

• Linia zdolna wytrzymać wysokie ciśnienie, wielokrotnie przewyższające stopień sprężania silnika. Wykonany jest w postaci jednoczęściowych lamp, do których podłączone są wszystkie elementy obwodu.
• Pompa wtryskowa to pompa, która wytwarza wymagane ciśnienie w układzie (w zależności od trybu pracy silnika wskaźnik ten może przekraczać 200 MPa). Ten mechanizm ma złożoną strukturę. W swojej nowoczesnej konstrukcji opiera się na parze tłoków. Jest to szczegółowo opisane w kolejna recenzja... Opisano również urządzenie i zasadę działania pompy paliwa osobno.
• Szyna paliwowa (szyna lub akumulator) to mały grubościenny zbiornik, w którym gromadzi się paliwo. Dysze z opryskiwaczami i inny sprzęt są do niego podłączone przewodami paliwowymi. Dodatkową funkcją rampy jest tłumienie fluktuacji paliwa, które występują podczas pracy pompy.
• Czujnik i regulator ciśnienia paliwa. Elementy te pozwalają kontrolować i utrzymywać pożądane ciśnienie w układzie. Ponieważ pompa pracuje stale podczas pracy silnika, stale pompuje olej napędowy do przewodu. Aby zapobiec jego rozerwaniu, regulator odprowadza nadmiar czynnika roboczego do przewodu powrotnego, który jest podłączony do zbiornika. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat działania regulatora ciśnienia, patrz tutaj.
• Wtryskiwacze dostarczają wymaganą porcję paliwa do cylindrów zespołu. Konstruktorzy silników Diesla zdecydowali się umieścić te elementy bezpośrednio w głowicy cylindrów. To konstruktywne podejście pozwoliło na jednoczesne zajęcie się kilkoma złożonymi kwestiami. Po pierwsze minimalizuje straty paliwa: w kolektorze dolotowym układu wtrysku wielopunktowego niewielka część paliwa pozostaje na ściankach kolektora. Po drugie, silnik Diesla zapala się nie od świecy żarowej i nie od iskry, jak w silniku benzynowym - jego liczba oktanowa nie pozwala na zastosowanie takiego zapłonu (jaka jest liczba oktanowa, czytaj tutaj). Tłok mocno spręża powietrze podczas wykonywania suwu sprężania (oba zawory są zamknięte), powodując wzrost temperatury medium do kilkuset stopni. Gdy tylko dysza rozpyli paliwo, zapala się samorzutnie pod wpływem wysokiej temperatury. Ponieważ proces ten wymaga doskonałej precyzji, urządzenia wyposażone są w elektrozawory. Są wyzwalane sygnałem z ECU.
• Czujniki monitorują działanie systemu i wysyłają odpowiednie sygnały do ​​jednostki sterującej.
• Centralnym elementem systemu Common Rail jest ECU, który jest zsynchronizowany z mózgami całego systemu pokładowego. W niektórych modelach samochodów jest zintegrowany z główną jednostką sterującą. Elektronika może rejestrować nie tylko osiągi silnika, ale także innych podzespołów samochodu, dzięki czemu dokładniej obliczana jest ilość powietrza i paliwa, a także moment rozpylania. Elektronika jest zaprogramowana fabrycznie. Gdy tylko ECU otrzyma niezbędne informacje z czujników, uaktywniany jest określony algorytm, a wszystkie siłowniki otrzymują odpowiednie polecenie.
• Każdy układ paliwowy ma w przewodzie filtr. Jest zainstalowany przed pompą paliwa.

Silnik wysokoprężny wyposażony w ten typ układu paliwowego działa na specjalnej zasadzie. W klasycznej wersji wtryskiwana jest cała porcja paliwa. Obecność akumulatora paliwa umożliwia rozdzielenie jednej porcji na kilka części, podczas gdy silnik wykonuje jeden cykl. Ta technika nazywa się wielokrotnym wstrzyknięciem.

Jego istota sprowadza się do tego, że przed dostarczeniem głównej ilości oleju napędowego wykonywany jest wstępny wtrysk, który jeszcze bardziej nagrzewa komorę roboczą, a także zwiększa w niej ciśnienie. Gdy reszta paliwa jest rozpylana, zapala się bardziej wydajnie, zapewniając układowi Common Rail ICE wysoki moment obrotowy, nawet przy niskich obrotach silnika.

W zależności od trybu pracy część paliwa będzie podawana raz lub dwa razy. Gdy silnik pracuje na biegu jałowym, cylinder jest podgrzewany przez podwójny wtrysk wstępny. Wraz ze wzrostem obciążenia wykonywany jest jeden wtrysk wstępny, co pozostawia więcej paliwa na cykl główny. Gdy silnik pracuje z maksymalnym obciążeniem, nie jest wykonywany wtrysk wstępny, ale zużywane jest całe obciążenie paliwem.

Perspektywy rozwoju

Warto zauważyć, że ten układ paliwowy został ulepszony wraz ze wzrostem kompresji jednostek napędowych. Obecnie właścicielom samochodów oferuje się układ Common Rail czwartej generacji. W nim paliwo jest pod ciśnieniem 4 MPa. Ta modyfikacja jest instalowana w samochodach od 220 roku.

Poprzednie trzy generacje miały następujące parametry ciśnienia:

1. Od 1999 r. Ciśnienie w szynie wynosi 140 MPa;
2. W 2001 r. Liczba ta wzrosła o 20 MPa;
3. 4 lata później (2005) samochody zaczęto wyposażać w układy paliwowe trzeciej generacji, które były w stanie wytworzyć ciśnienie 180 MPa.

Wzrost ciśnienia w przewodzie umożliwia wtrysk większej ilości oleju napędowego w tym samym czasie, co w poprzednich opracowaniach. W związku z tym zwiększa to obżarstwo samochodu, ale wzrost mocy również znacznie wzrasta. Z tego powodu niektóre przestylizowane modele otrzymują silnik identyczny z poprzednim, ale o podwyższonych parametrach (opisano, czym różni się zmiana stylizacji od modelu następnej generacji. osobno).

Poprawa wydajności tej modyfikacji odbywa się dzięki dokładniejszej elektronice. Ten stan rzeczy pozwala stwierdzić, że czwarta generacja nie jest jeszcze szczytem doskonałości. Jednak wzrost wydajności układów paliwowych jest spowodowany nie tylko chęcią zaspokojenia potrzeb ekonomicznych kierowców przez producentów samochodów, ale przede wszystkim podwyższeniem standardów środowiskowych. Modyfikacja ta zapewnia lepsze spalanie silnika diesla, dzięki czemu auto jest w stanie przejść kontrolę jakości przed opuszczeniem linii montażowej.

Zalety i wady Common Rail

Nowoczesna modyfikacja tego systemu pozwoliła na zwiększenie mocy jednostki poprzez rozpylenie większej ilości paliwa. Ponieważ we współczesnych producentach samochodów instaluje się wiele różnego rodzaju czujników, elektronika zaczęła dokładniej określać ilość oleju napędowego potrzebną do pracy silnika spalinowego w określonym trybie.

Jest to główna zaleta układu Common Rail nad klasycznymi modyfikacjami pojazdów z pompowtryskiwaczami. Kolejnym plusem przemawiającym za innowacyjnym rozwiązaniem jest to, że jest łatwiejszy do naprawy, ponieważ ma prostsze urządzenie.

Wady obejmują wysoki koszt instalacji. Wymaga również paliwa wyższej jakości. Kolejną wadą jest to, że wtryskiwacze mają bardziej złożoną konstrukcję, przez co mają krótszą żywotność. Jeśli którykolwiek z nich ulegnie awarii, znajdujący się w nim zawór będzie stale otwarty, co spowoduje przerwanie szczelności obwodu i system wyłączy się.

Bardziej szczegółowo na temat urządzenia i różnych wersji obwodu paliwowego wysokiego ciśnienia zobacz następujący film:

Zasada działania elementów obwodu paliwowego układu Common Rail. Część 2

Pytania i odpowiedzi:

Jaka jest presja na Common Rail? W szynie paliwowej (rurka akumulatorowa) paliwo podawane jest pod niskim ciśnieniem (od próżni do 6 atm.) A w drugim obwodzie pod wysokim ciśnieniem (1350-2500 barów.)

Jaka jest różnica między Common Rail a pompą paliwową? W układach paliwowych z pompą wysokociśnieniową pompa natychmiast rozprowadza paliwo do wtryskiwaczy. W systemie Common Rail paliwo pompowane jest do akumulatora (rurki) i stamtąd rozprowadzane jest do wtryskiwaczy.

Kto wynalazł Common Rail? Prototypowy układ paliwowy Common Rail pojawił się pod koniec lat 1960. XX wieku. Został opracowany przez Szwajcara Roberta Hubera. Następnie technologia została opracowana przez Marco Gansera.