Common Rail — система непосредственного впрыска топлива, разработанная компанией Bosch для дизельных двигателей . Впервые она была использована в 1997 году в модели Alfa Romeo 156. Двигатели JTD, использующие Common Rail, оказались настолько успешными, что эта технология быстро распространилась на модели других марок. В этом убедился и Volkswagen, а затем попытался продвигать другое решение – насос-форсунки. Даже двигатели, изначально предназначенные для работы с насос-форсунками, со временем получили систему впрыска Common Rail. В настоящее время Common Rail используется в подавляющем большинстве дизельных двигателей.
Common Rail – конструкция и принцип работы
Система Common Rail включает в себя:
- Контроллер
- Насос низкого давления
- Насос высокого давления
- Общий бак высокого давления – Common Rail
- Форсунки
Затем сжатое топливо поступает в систему Common Rail, которая отвечает за его подачу к форсункам. Форсунки подают дизельное топливо в камеру сгорания. Впрыск топлива делится на меньшие дозы. За один поршневой цикл происходит до 7 впрысков в камеру сгорания. Время одной инъекции составляет 1 мс. Конструкция Common Rail позволяет обеспечить такую высокую частоту впрыска без падения давления.
Достижение такого высокого давления потребовало доработки системы. Первое поколение Common Rail впрыскивало дизельное топливо в рампу под давлением 1000-1350 бар.
Самые современные версии системы способны достигать давления на рейке впрыска до 2500 бар. Для выбора подходящего давления используется клапан регулирования давления топлива . На протяжении многих лет проводились эксперименты с расположением этого элемента. Изначально клапан ставился на Common Rail – он открывался, когда нужно было снизить давление впрыска.
Со временем его перенесли на насос. Это снизило потребление энергии насосом, которому больше не приходилось сжимать весь объем топлива в баке. В наиболее совершенных системах Common Rail используются два клапана — один на рампе, другой на насосе. Такое решение позволяет добиться еще большей точности работы, но стоит достаточно дорого.
Форсунки Common Rail – как они работают?
Форсунки, используемые в системах Common Rail, делятся на электромагнитные и пьезоэлектрические. Внутри электромагнитного инжектора имеется штифт. Как над пальцем, так и под ним расположены поршни и топливные камеры. Площадь поверхности верхнего поршня больше, поэтому он создает большую силу нажатия, чем нижний. Сила прижимает иглу, расположенную непосредственно над наконечником форсунки, которая закрывает отверстия подачи топлива в камеру сгорания.В соответствующие моменты контроллер активирует электромагнит, который поднимает пластину, расположенную над верхним поршнем. Поднятие пластины приводит к падению давления на верхней поверхности поршня. Тогда сила давления в нижней части поршня способна поднять поршень и иглу. При этом открываются отверстия для подачи топлива, которое впрыскивается в камеру сгорания.
Пьезоэлектрические форсунки характеризуются более высокой скоростью работы, чем электромагнитные. В них не используются штифт и поршни, а, как и в электромагнитных форсунках, игла закрывает отверстия подачи топлива. Нижняя и верхняя топливные камеры внутри форсунок этого типа заполнены пироизоэлектриком. При подаче тока материал расширяется, вызывая разницу давлений в нижней и верхней камерах, которая при поддержке гидропривода поднимает иглу и впрыскивает топливо в камеру сгорания.
Common Rail – преимущества и недостатки
Электрическая система управления в сочетании с общим напорным резервуаром для всех форсунок позволяет точно выбирать количество топлива, поступающего в камеру сгорания. Разделение впрыска на меньшие дозы повышает эффективность двигателя и снижает рабочий шум.
Высокое давление способствует равномерному распылению топлива, что повышает эффективность сгорания. В результате этих факторов двигатели, использующие Common Rail, характеризуются более высокой эксплуатационной эффективностью и меньшими выбросами вредных соединений в атмосферу, сохраняя при этом высокий крутящий момент и низкий расход топлива.
Недостатком системы Common Rail является высокая стоимость производства и возможного ремонта. Насосы высокого давления и форсунки подвергаются риску повреждения из-за плохого качества топлива. Поэтому при использовании автомобиля с системой Common Rail следует заправляться только на проверенных станциях, чтобы затраты на преждевременный ремонт не поглотили экономию, полученную за счет низкого расхода топлива.