Паливна система Common Rail: опис і принцип роботи

Паливна система Common Rail застосовується виключно в дизельних двигунах і вважається найбільш прогресивною на поточний момент. У порівнянні з іншими системами вона забезпечує більш економічна витрата палива, підвищує екологічну безпеку автомобіля, відрізняється низьким рівнем шуму, але головне — створює більш високий тиск подачі в камеру згоряння. Про те, як влаштована система уприскування Common Rail (Коммон Рейл) і які принципи її роботи, піде мова далі.

Що таке паливна система Common Rail

Дослівно термін Common Rail переводиться на російську як загальна магістраль. Головною конструктивною особливістю цієї системи є наявність паливної рампи, в якій відбувається акумуляція палива до його подальшої подачі в форсунки дизельного двигуна. Через цю особливість подібні системи також називають акумуляторними. Вперше система була представлена ??компанією Bosch в 1996 році.

Пристрій паливної системи Common Rail

Конструктивно система Коммон Рейл ділиться на контури низького і високого тиску і складається з наступних елементів:

  • Підкачуючий паливний насос. Він подає дизельне паливо з бака в напірну магістраль.
  • Паливний фільтр, оснащений клапаном для попереднього прогріву при низьких температурах.
  • Допоміжний паливний насос. Виконує перекачування палива від нагнітальної магістралі.
  • Сітчатий фільтр.
  • Температурний датчик. Фіксує рівень прогріву палива в системі.
  • ТНВД (паливний насос високого тиску) — найчастіше застосовується насос розподільного типу.
  • Дозуючий клапан. Він регулює кількість палива, що потрапляє в рампу.
  • Регулятор тиску дизпалива. Необхідний для підтримки заданих показників тиску палива в магістралі високого тиску.
  • Паливна рампа або акумулятор. Фактично являє собою трубку, по довжині якої розташовані штуцери кріплення форсунок.
  • Датчик тиску. Розташований в магістралі високого тиску. Він фіксує і передає відповідні дані ЕБУ (електронний блок управління) двигуна.
  • Редукційний, або перепускний клапан. Дозволяє підтримувати показник тиску в зворотній магістралі на рівні 1 МПа, що забезпечує правильну роботу форсунок.
  • Паливні форсунки. Бувають двох типів: електрогідравлічні або п’єзоелектричні. Перші керуються електромагнітним клапаном, а другі оснащені п’єзокристалами, що дозволяє істотно підвищити швидкість їх роботи.

Більше 70% всіх вироблених сьогодні дизельних двигунів оснащується паливними системами Common Rail.

Особливості та принцип роботи

Принцип роботи паливної системи цього типу заснований на поділі процесів створення високого тиску і безпосередньо уприскування дизеля. З паливного бака паливо закачується в систему насосом низького тиску. При цьому воно проходить через фільтри, де очищається від домішок і різних забруднень. По контуру низького тиску дизпаливо надходить в ТНВД, який має механічний привід. Він, в свою чергу, виконує закачування палива в рампу, де воно акумулюється до моменту уприскування. Це дозволяє постійно підтримувати потрібний рівень тиску, незалежно від поточного режиму роботи двигуна.

Отримуючи дані від датчиків системи, ЕБУ двигуна визначає, яку кількість палива необхідно подати ТНВД на паливну рампу. Після цього відкривається клапан дозування пального, яке надходить в акумулятор. Паливо при цьому знаходиться під заданим рівнем тиску, підтримуваним регулятором.

Схема форсунки системи Коммон рейл в розрізі

Як тільки необхідний обсяг дизеля закачується в рампу, ЕБУ посилає команду на відкриття форсунок, відповідних циклу роботи двигуна. Протягом одного циклу роботи такої системи здійснюється багаторазовий уприскування, що складається з трьох етапів:

  • Попередній — необхідний для підвищення температури і стиснення в камері згоряння, що дозволяє прискорити процес самозаймання. На холостому ходу може виконуватися два попередніх уприскування, при збільшенні оборотів — один, а на повній потужності попереднього уприскування немає.
  • Основний — безпосередньо забезпечує роботу двигуна.
  • Додатковий — необхідний для збільшення температури нагріву відпрацьованих газів, що забезпечує спалювання сажі і зменшення обсягу шкідливих викидів в атмосферу.

У сучасних дизельних двигунах може виконуватися від 7 до 9 фаз упорскування.

Переваги та недоліки системи Common rail

Спочатку рівень тиску, я
кий створюється на паливній рампі, становив 140 МПа. Починаючи з четвертого покоління, система дозволила досягати показників до 220 МПа. Такий прогрес дозволив домогтися збільшення обсягу палива, що впорскується в циліндри мотора за один цикл, а отже, підвищити потужність дизельних автомобілів.

Акумуляторні паливні системи використовують цілий комплекс датчиків, що дозволяють враховувати:

  • тиск в магістральному трубопроводі;
  • швидкість обертання колінчастого вала;
  • витрата повітря, положення педалі газу;
  • температуру палива і повітря;
  • дані лямбда-зонда.

Сигнали, що надходять від цих датчиків, дають можливість ЕБУ максимально оптимізувати роботу дизельного двигуна. У порівнянні з системами ТНВД з насос-форсунками, ремонтопридатність Common Rail вище в силу більш простого пристрою.

Серед недоліків системи Коммон Рейл — необхідність використання палива більш високої якості. Оскільки в таких двигунах використовуються конструктивно складні форсунки, їх ресурс нижче. Також дуже важливим є забезпечення повної герметичності. Так, наприклад, при поломці форсунки, її клапан буде постійно перебувати у відкритому положенні, і паливна система перестане працювати.

Поява паливної системи Common Rail стало справжнім проривом у виробництві дизельних двигунів. Вона забезпечила можливість застосування для дизелів всіх класів високих екологічних стандартів, що активно впроваджується в розвинених країнах.