Так как ужесточилось законодательство и экологические нормы по выбросу вредных веществ в атмосферу на дизельных двигателях – это и обусловило появление системы впрыска Common Rail. Впрыск в данной системе производится в цилиндр под очень большим атмосферным давлением, в результате чего машины, которые стали оснащаться такой системой, уменьшили совой расход топлива на 20%, а мощность двигателя при этом выросла на 45%. Однако это далеко не все достоинства, которыми обладает система Common Rail. Шум при работе двигателя значительно снизился при том, как крутящий момент был увеличен.
В Европе популярность таких систем очень быстро выросла. Их стали устанавливать все больше и большое владельцев легковых автомобилей. За три года производства продажи выросли 40%.
В конце ХХ века значительно обострилась конкуренция между дизельными и бензиновыми двигателями. Производители бензиновых моторов создали новейшее поколение двигателей, где впрыск бензина в камеру сгорания производился напрямую. И их экономичность почти догнала дизельные величины, но не тут то было.
Почти все японские и европейские производители легковых автомобилей, работающих на дизеле, тесно начали контактировать с фирмой Bosch – лидером по миру среди топливной аппаратуры, и подготовили «взрыв»: совершенно новую систему подачи топлива в двигатель, которая давала буквально «второе дыхание» дизелю и новые силы для существования. Речь тут идет именно о системе Common Rail (с англ. общая магистраль).
Разработанная немецкой компанией Bosch система Common Rail внедрилась в серийный выпуск автомобилей в 1997 году. Первые машины с установленной такой системой были Alfa Romeo 156 JTD и Mercedes-Benz 220 CDI. Система приобрела очень большую популярность благодаря своим преимуществам. В современно мире, каждый второй дизельный автомобиль оснащен именно такой системой впрыска.
Принцип работы Common Rail.
Определение "общая магистраль" в точности характеризует и обуславливает принцип работы Common Rail. Чтобы создать новую систему, разработчики произвели новый двигатель, в котором горючее непосредственно попадало в цилиндр двигателя. Именно это и дало дизельному двигателю мгновенное увеличение мощности и динамические характеристики, сравнимые с аналогичными характеристиками бензиновых двигателей. Следующий шаг – это появление электронного блока управления, в котором были заложены программы управления режимами двигателя. В финале всего этого появился принцип подачи топлива в общую магистраль под высоким давлением.
Само название системы Common Rail может подчеркнуть разницу в способах подачи топлива в новых и старых конструкциях. Для начала, за основу был взят двигатель с прямым впрыском топлива, так как он изначально является более экономичным и успешным. На нем уже изжиты такие старые «болезни» как шумность, «жесткость» работы и повышенный уровень вибраций. Вдобавок к этому был создан блок управления, который при помощи многочисленных программ позволил намного улучшить функционирование. Напоследок был изменен принцип всей системы, для того чтобы она более корректно работа на дизельных двигателях.
Как устроена система впрыска Common Rail.
Дизельный, как и любой другой двигатель работает в разных режимах и с переменными нагрузками. Нагрузка на автомобильный двигатель может быть различна, не зависимо от количества оборотов коленвала. Как же тогда, поддерживать на постоянном уровне давление системы впрыска? Именно для этой цели и был внедрен блок управления, которые через изменение производительности топливного насоса мог поддерживать высокое давление в системе. Нужно запомнить одну деталь, что при высоком впрыске дизельного топлива в двигатель, самое высокое давление будет создаваться при минимальном числе оборотов коленчатого вала. Форсунки оснащены либо электромагнитными клапанами, либо пъезоэлектрическими и управляемые блоком управления, передающего на них различные импульсы, в зависимости от режима работы дизеля.
В обычных системах питания, для того чтобы впрыснуть каждую следующую порцию топлива, давление в соответствующих форсунках и топливопроводе должно повышаться. Так как износ напрямую зависит от количества оборотов кулачкового или коленчатого вала, результаты в конкретных случаях получались, далеки от оптимальных. Далека от оптимальной была и работа форсунки. Раньше игла форсунки открывалась под действием ударной волны, а закрывалась – пружиной. В новой системе стало все иначе.
Топливо постоянно находится под высоким давлением в общей топливной магистрали. Блок управления дизелем поддерживается, меняя производительность давления и насоса. К примеру, на дизельных автомобилях Peugeot на уровне 1350 бар независимо от его нагрузки и оборотов при различных режимах работы двигателя, при любой последовательности впрыска в цилиндры.
Форсунки также существенно поменялись. Теперь они стали оснащаться специальными электромагнитными клапанами и управляться по изменчивому алгоритму, который бы соответствовал конкретной работе двигателя. Высокое давление, которое появляется при впрыске в цилиндр, может уже быть создано при низком числе оборотов коленчатого вала. В системе Common Rail электроникой регулируются момент впрыска, количество топлива при впрыске, также закон его подачи. Именно посредством этих факторов и достигается оптимальная работа двигателя на каждом конкретном режиме.
Какие преимущества имеет система Common Rail с высоким давлением?
Из-за высокого давления впрыска и высокой точности электронного управления, топливо в цилиндре двигателя сгорает с максимальной отдачей, что и обеспечивает максимальную работу двигателя. На каждом из режимов работы достигается оптимальный результат. Расход топлива из-за этого уменьшается, уровень токсичности выхлопных газов снижается.
Топливная система Common Rail повлекла за собой новый виток в развитии отрасли дизельных двигателей, так как она обладает значительным потенциалом. Ведь сейчас пошла такая тенденция, что экологические нормы повышаются все в большей степени. Что и требует дальнейшего развития технологий по выбросы вредных веществ.
Итог. Концерны General Motors, Toyota, PSA, Fiat, DaimlerChrysler и несколько других фирм или близки к началу их выпуска, или уже начали выпуск дизелей с системой Common Rail. Достигаются отличные показатели дизелей нового поколения на входе: расход топлива улучшен не 20-25%, мощность выросла на 40-50% и это при существенном снижен выброса вредных веществ в атмосферу. Естественно, высокие показатели таких дизелей, повышают конкурентоспособность последних и делают машину с ними более привлекательной для покупателя, в сравнении с автомобилями, имеющими бензиновые двигатели.
