Топливная система COMMON RAIL – что это такое?

COMMON RAIL – это дизельная топливная система нового поколения, получившая широкое распространение в связи с ужесточением экологических норм. Помимо снижения уровня токсичности выхлопа, этот тип впрыска позволяет обеспечить требуемую мощности двигателя при минимальной подаче топлива.  В дословном переводе «common rail» читается как «единая магистраль». Рассмотрим основные отличия, принцип работы и особенности конструкции системы.

Особенности

Одним из наиболее явных отличий топливной системы Common Rail является наличие общей магистрали, расположенной между форсунками и ТНВД, выполняющей функцию аккумулятора горючего. В отличие от схемы, в которой насос напрямую распределял смесь по форсункам, в данной конструкции его роль ограничивается закачиванием дизеля в трубопровод. Еще одной особенностью является электронная система управления дозирования топлива в распылителях. 

Однако основным отличием системы нового поколения является значительно более высокое давление впрыска, которое определяет качество и равномерность распределения факела. Этот фактор является ключевым аспектом формирования смеси и ее последующего возгорания, что и определяет эффективность работы двигателя. Так, использование современных топливных систем Common Rail позволяет обеспечить почти до 40% прироста мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении уровня шума и расхода горючего до 15%. Помимо этого увеличивается и крутящий момент силового агрегата.

Высокая технологичность конструкции обуславливает требовательность данной системы впрыска к качеству горючего. Мелкие абразивные частицы, попавшие в топливную магистраль, могут вывести из строя аппаратуру, изготовленную с высокой точностью.

Принцип работы топливной системы Common Rail

Принцип действия топливной системы Common Rail заключается в подаче горючего к распылителям от рампы, которая выполняет функцию предварительного аккумулятора высокого давления. Схема работы оборудования схожа с технологией старых топливопроводов. Насос подкачки забирает дизель из бака и отправляет к ТНВД, который нагнетает давление в магистрали и снабжает горючим распылители, в необходимый момент впрыскивающим его в цилиндры.  

Желтым цветом показан контур низкого давления, красным – контур высокого давления, коричневым – обратный слив топлива в бак.

• Топливоподкачивающий насос.
• Топливный фильтр.
• Топливный насос высокого давления.
• Клапан дозировки.
• Датчик давлений топлива в рампе.
• Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
• Регулятор давления (контрольный клапан).
• Инжекторы.

Электронное управление позволило организовать двухступенчатую схему подкачки строго дозированных порций топлива. На первом этапе в камеру поступает минимально необходимая доза (порядка 1 мг), воспламенение которой повышает температуру в замкнутом объеме, после чего в него впрыскивается основная часть горючего. Такая схема дает возможность обеспечить плавное нарастание давления в камере, вследствие чего силовой агрегат функционирует мягче и значительно снижается уровень шума при его работе.  

На основании поступающих от датчиков данных система определяет необходимое количество топлива, которое забирается из бака через дозирующий клапан. Таким образом, топливо вначале попадает в насос, а через него – во «временный аккумулятор». За поддержание необходимого уровня давления в рампе отвечает соответствующий регулятор. В заданный момент времени управляющий блок посылает команду к форсункам, и те на определенный срок открывают заслонки. В зависимости от режима эксплуатации силового агрегата, система может в некоторых пределах автоматически менять показатели давления и объем топлива. Давление рассчитывается и поддерживается вне зависимости от скорости вращения коленвала и количества подаваемого горючего. Распылители подают смесь в цилиндры, получая управляющий сигнал от электронного блока к соленоиду. 

Использование разделенного цикла воспламенений в дизельных топливных системах позволяет поднять крутящий момент на низких оборотах коленвала до 25% при одновременном уменьшении потребления горючего на 20%. Помимо этого, понижается степень выхода сажи в выхлоп, а звук работы двигателя становится значительно тише.

Конструкция

Конструктивно топливная система двигателя Common Rail является контуром высокого давления, который представляет собой сложный комплекс из нескольких взаимосвязанных узлов.

ТНВД. Этот агрегат предназначен для нагнетания давления в горючем. Так как в дизельном двигателе обороты коленвала регулируются не дроссельной заслонкой, а объемом подаваемого топлива, то ТНВД является одним из наиболее важных элементов в конструкции силового агрегата.

Клапан и регулятор. Клапан предназначен для дозирования порции горючего, поступающего к насосу и конструктивно представляет собой деталь ТНВД. Регулятор давления размещается в топливной магистрали и управляет работой силовой установки в зависимости от нагрузки на нее.

Рампа. Эта деталь обладает широким функционалом и выполняет роль аккумулятора горючего, а также распределяет его по форсункам и смягчает перепады давления в жидкости.

Форсунки. В отличие от бензиновых аналогов, конструкция данного типа распылителей рассчитана на значительно более высокое давление. Помимо этого, форсунки Common Rail управляют объемом топлива, которое поступает непосредственно в цилиндр. В современных  двигателях используются два типа распылителей:

• Электрогидравлические. В конструкциях данного типа подача топлива осуществляется работой электромагнитного клапана.
• Пьезофорсунки. В конструкциях данного типа дозированием горючего управляют специальные кристаллы, на порядок повышающие скорость отклика на управляющие сигналы.

Перспективы развития

Технологический потенциал топливной системы Common Rail дал новый импульс развитию дизельных двигателей в условиях перманентно повышающихся стандартов по токсичности. Благодаря контролю высокоточной электроники и значительному давлению при впрыске сгорание смеси происходит с максимальной отдачей, что обеспечивает оптимальную работу силового агрегата на каждом из режимов работы. Дальнейшее технологическое развитие системы напрямую связано с повышением норм экологической безопасности.

Common rail

Дизельный двигатель, как силовая установка, давно занял лидирующие позиции в сфере коммерческого транспорта. И не мудрено, что такие качества как мощность, экономичность и надежность дизельного двигателя стали востребованы и в легковом транспорте. Современные технологии и конструктивные решения позволили расширить модельный ряд легковых автомобилей, оснащённых дизельными двигателями. Одной из самых распространённых систем является common rail.

Применение технологии common rail позволяет обеспечить низкий расход топлива, снизить шум работы двигателя и повысить экологичность.

COMMON RAIL – что это

Топливная система common rail (дословно – «общая магистраль»). Конструктивно система common rail состоит из трех основных звеньев, каждая из которых включает в себя определенный набор компонентов.

Первое звено – система подачи топлива по магистрали низкого давления. Основными ее элементами являются топливный насос низкого давления и фильтры грубой и тонкой очистки.

Второе звено – линия высокого давления. Включает в себя: топливный насос высокого давления, аккумулятор топлива и форсунки.

Третье звено – электронная система управления, состоит из датчиков, электронного блока управления и исполнительных устройств.

Как работает система common rail

В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр. Давление топлива создается топливным насосом высокого давления. Насос создает давление топлива и подает его по трубопроводу высокого давления к входу в рампу, которая выступает в роли общего резервуара для всех форсунок. Так и появилось название «общая топливная рампа» – Common Rail. Отсюда топливо подается к отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеры сгорания цилиндров.

Разновидности систем common rail.

Система common rail имеет различные модификации.

Общепринятая спецификация различает несколько конфигураций системы common rail. Выбор установленной на автомобиле конфигурации зависит, прежде всего, от транспортного средства (для легковых автомобилей либо грузовых автомобилей). Принципиальная схема работы остается неизменной

Различия касаются, в основном, системы предварительной подачи топлива в контуре низкого давления и организации архитектуры системы.

Кроме того системы common rail могут отличатся схемой реализации используемого типа форсунок.

Тип 1. С  электромагнитным клапаном

Тип 2.

С пьезоэлектрическим приводом

Оба типа могут устанавливаться на дизельные двигатели как легкового, так и грузового транспорта.

Проблемы, возникающие при эксплуатации двигателей с системой common rail

Высокая технологичность данной системы позволяет значительно повысить мощность двигателя, гибкость его работы и надежность. Однако применение такой системы накладывает определенные требования к качеству топлива и качеству обслуживания. Дело в том, что выход из строя какого-либо компонента системы, является причиной полной остановки работы двигателя. Особо следует следить за форсунками и их чистотой, так как выход форсунок из строя грозит серьезными тратами.

Профилактика работы системы common

rail

Существенно увеличить надежность и ресурс системы common rail позволяет правильное и своевременное техническое обслуживание и соответствующая профилактика.

Прежде всего, необходимо позаботиться о качестве топлива. К сожалению, не всегда есть возможность убедиться в качественных характеристиках топлива. Избежать проблем в таком случае позволяют топливные присадки. На рынке предлагается огромное количество присадок различных производителей. Мы рекомендуем использовать топливные известных производителей, использующих высококачественное сырье и современные технологии. Присадки таких производителей отличаются высокой эффективностью и безопасностью применения.

Система common rail, в силу своих конструктивных особенностей особенно трепетно относиться к чистоте всей системы и форсунок. К сожалению, качество дизельного топлива во многих регионах приводит к повышенному износу системы.

Поэтому, уход за топливной системой common rail следует разделить на два этапа:

Этап 1. Очистка форсунок от нагара и загрязнений. Крайне важный этап, позволяющий избавиться от повышенного нагара на форсунках. Очистку форсунок следует проводить не реже 1 раза в сервисный интервал! Оптимальная частота очистки форсунок – каждые 3-5 тыс км. пробега. К счастью, сейчас для очистки форсунок и топливной системы не нужно ее разбирать. Команда технологов немецкой компании Liqui Moly создала специальный препарат для очистки форсунок от нагара и загрязнений – Промывка дизельных систем Diesel Spulung. Регулярное применение промывки позволяет содержать форсунки в чистоте, тем самым, значительно увеличивая их ресурс.

 Этап 2. Использование защитной (комплексной) топливной присадки.

Также необходимый этап при эксплуатации систем с common rail, так как топливная аппаратура значительно страдает от коррозии. Задача данного типа присадок, в первую очередь, защита от коррозии. Мы рекомендуем использовать присадку Liqui Moly Diesel Systempflege. Она прекрасно защищает топливную аппаратуру от коррозии, а за счет специальных компонентов нивелирует низкие смазывающие свойства низкосернистого топлива (Euro стандарта).

Защита топливного фильтра дизельных автомобилей

Топливный фильтр присутствует на любом дизельном автомобиле. Крайне важным является его правильная замена. Подробнее можно прочитать в этой статье.

Особенности эксплуатации системы common rail в зимний период

Не секрет, что самым тяжелым испытанием для топливной аппаратуры дизельного двигателя является его эксплуатация в зимний период.

Морозы и холодный пуск не прибавляют здоровья топливной аппаратуре. Дизельное топливо зимой должно обладать такими же характеристиками, как и в летний период. Для улучшения низкотемпературных свойств топлива и бесперебойной работы системы common rail рекомендуется использовать только качественные антигели! Дизельный антигель Diesel Fliess-Fit является победителем многих тестов как многих температурных тестов, так и обладает великолепными смазывающими свойствами, чего нет у дешевых аналогов.

Он предназначен для поддержания топлива в жидком состоянии при низких температурах до -31 °C. Используется для самых современных дизельных систем – присадка разработана по высочайшим стандартам в отношении безопасности для  систем автомобиля.

Итог

Современные дизельные топливные системы common rail позволяют качественно улучшить характеристики дизельного двигателя, но также и предъявляют более жесткие требования к обслуживанию. Надежность и большой ресурс системы common rail обеспечивается правильным уходом и применением правильных и высокачественных топливных присадок.

Что такое Common Rail? | Группа Фариния

Setforge, кузнечное дочернее предприятие Farinia Group, имеет многолетний опыт в разработке и демонстрации высококачественного производственного процесса Common Rail. Мы работаем с лучшими поставщиками стали и предлагаем широкий спектр методов ковки, выполняемых на самом современном оборудовании и инструментах.

Свяжитесь с нами

27.11.2014

Common Rail — один из самых важных компонентов в дизель и бензиновая система прямого впрыска. Основное различие между прямым и стандартным впрыском заключается в подаче топлива и способе его смешивания с поступающим воздухом. В системе прямого впрыска топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, минуя период ожидания во впускном коллекторе. Под контролем электронного блока топливо впрыскивается непосредственно в самое горячее место камеры сгорания, благодаря чему оно сгорает более равномерно и полно.

Основные преимущества системы непосредственного впрыска топлива Common Rail можно свести к уменьшению выбросов выхлопных газов и уровня шума, повышению эффективности использования топлива и повышению общей производительности двигателя. Система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рампы и электронного блока управления.

Common Rail представляет собой длинный металлический цилиндр. Он получает топливо от насоса и распределяет его по форсункам под чрезвычайно высоким давлением. Повышение давления топлива является результатом конструкции новейших двигателей. Как дизельные, так и бензиновые двигатели имеют тенденцию становиться меньше и легче для повышения эффективности использования топлива и повышения производительности, что увеличивает давление топлива и устанавливает совершенно новые стандарты для 9-цилиндрового двигателя.0009 изготовление высококачественной Common Rail .

Во-первых, геометрическая точность компонента имеет решающее значение. Точная конструкция способствует повышению эффективности системы Common Rail. Даже минимальное изменение размера или формы может привести к сбоям. Определение правильных параметров на этапе проектирования имеет важное значение, но действительно важно строго следовать им в процессе производства.

Выбор материала также является моментом, который нельзя недооценивать. Хорошие механические свойства обеспечивают прочность и предотвращают коррозию. Используемые материалы, как правило, сталь и нержавеющая сталь. Common Rail для дизельного двигателя изготовлен из стали, а Common Rail для бензинового двигателя изготовлен из нержавеющей стали, поскольку топливо слишком агрессивно, а нержавеющая сталь обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем сталь.

Качество системы Common Rail имеет решающее значение. Повреждения могут привести к поломкам и протечкам, которые могут заблокировать автомобиль или привести к возгоранию. Поэтому

• ожидание,
• тестирование
• и предотвращение

любые возможные проблемы с системой Common Rail во время производства являются существенными. Ковка вносит наибольший вклад в эффективное предотвращение возможных отказов компонентов. Ковка и, в частности, горячая ковка укрепляют материал, закрывая пустые пространства внутри металла, одновременно деформируя и формируя его с помощью локализованных сжимающих сил. Кованая система Common Rail прочнее и обладает более высокой устойчивостью к давлению и коррозии.

Setforge, кузнечное дочернее предприятие Farinia Group, имеет многолетний опыт в разработке и демонстрации высококачественного производственного процесса Common Rail. Мы работаем с лучшими поставщиками стали и предлагаем широкий спектр методов ковки, выполняемых на самом современном оборудовании и инструментах.

Написано
командами Фаринии

Наши последние статьи

Новости 2022-03-04

Setforge публикует индекс гендерного равенства

Непрерывный прогресс в области профессионального равенства.

Новости 2022-02-24

Индекс гендерного равенства

Наша оценка за 2021 год — 79/100. Принимаются постоянные меры для поддержания этого показателя и его увеличения в ближайшие годы.

Новости 2022-02-15

Награда Тойота

Все, что вам нужно знать о системе впрыска Common-Rail — TrueNorth

12 мая

Написано гостевым пользователем

Использование более новых двигателей дает значительные преимущества, когда речь идет об экономии топлива. Однако, как мы знаем, не у всех есть ресурсы для работы с новым оборудованием. Если вы обнаружите, что используете более старые технологии, в этой статье излагаются передовые методы обслуживания этих систем и объясняется, почему более новые и более эффективные тракторы могут быть полезны для вашего бизнеса. Как говорит автор Джон Бакстер, в конце концов, такие знания делают сидение за кофейной стойкой на стоянке для грузовиков и общение с другими водителями более увлекательным. 😁

Первая система Common-Rail: ACRS

До 2007 года американские производители двигателей единодушно использовали топливные форсунки с приводом от распределительного вала. Однако в 2007 году Detroit Diesel заменил Series 60 и был увеличен до 14 литров с помощью DD15. У DD15 была революционная система впрыска под названием «ACRS» или Amplified Common Rail System.

Система Common Rail не была совершенно новой концепцией — такие системы использовались на первых судовых дизелях. Но насос-форсунки взяли верх из-за высокого давления, которое они создают внутри твердого металлического корпуса, а не тонкой металлической трубы. Немецкие инженеры знали, что традиционные формы для литья под давлением никогда не будут эффективны в будущем, и они также знали, что металлургия — наука о том, как делать металлы легкими и прочными, — прошла долгий путь. Они поняли, что новая система впрыска может решить один недостаток насос-форсунок — их склонность работать лучше всего только при более высоких оборотах.

В насос-форсунках используются плунжеры, подобные длинным поршням, для проталкивания топлива через крошечные отверстия или «отверстия», просверленные в чашке в нижней части блока. Плунжеры приводятся в движение кулисными рычагами распределительного вала. Это означает, что определенное количество топлива поступает в двигатель на каждые, скажем, 3 градуса поворота коленчатого вала, что согласуется с исходной дизельной идеей о постепенном введении топлива по мере опускания поршня. Эти форсунки могут делать удивительные вещи, и при оборотах, приближающихся к 1800 оборотам в минуту, регулируемым для двигателей той эпохи, они могут быстро создавать давление, значительно превышающее 30 000 фунтов на квадратный дюйм (для давления в фунтах на квадратный дюйм). Высокое давление ускоряет горение и минимизирует образование сажи. Низкого уровня образования сажи особенно трудно добиться при высоком уровне рециркуляции отработавших газов, поэтому высокое давление впрыска является важной целью разработчиков дизельных двигателей.

Проблема в том, что подобная система теряет большую часть своей мощности при работе двигателя на низких, экономичных оборотах. Система, производящая 35 000 фунтов на квадратный дюйм при 1800 об/мин, будет производить менее 25 000 фунтов на квадратный дюйм при 1200 об/мин.

Вход в систему Common Rail. В системе ACRS был мощный насос, производивший около 13 000 фунтов на квадратный дюйм. Он перекачивал топливо под постоянным давлением в рампу — трубу диаметром около ¾ дюйма. Рейка была соединена с форсунками в каждом цилиндре.

В форсунках ACRS использовался другой поршень с двумя секциями — верхней частью большего диаметра и нижней частью меньшего диаметра. Топливо, выпущенное под давлением 13 000 фунтов на квадратный дюйм в камеру над верхней частью плунжера, заставит его опуститься, когда ECM откроет клапан, чтобы впустить топливо и начать впрыск. Камера под плунжером также имела топливо и типичное расположение небольших отверстий на ее дне. Поскольку нижняя часть плунжера имела меньший диаметр, сила была сосредоточена, и инжектор мог создавать давление впрыска до 38 000 фунтов на квадратный дюйм. Система была спроектирована таким образом, что клапан, пропускающий топливо в верхнюю камеру, мог дросселировать топливо и производить «формирование скорости», что означало, что форсунка могла вкачивать топливо с меньшей скоростью и смягчать начало сгорания и ранние стадии сгорания. сжигание. Это помогло снизить пиковое давление и температуру в цилиндре и снизить выбросы NOx. После того, как поршень начал опускаться, он полностью открылся бы, если бы это было необходимо, чтобы быстро сжечь топливо, поскольку поршень начал бы двигаться вниз, чтобы произвести максимальную мощность.

Такая система также может останавливать и запускать впрыск для расширения горения при сохранении давления топлива для обеспечения хорошего сгорания. Условия меняются в зависимости от нагрузки и оборотов.

MaxxForce

Вскоре после этого, также в 2007 году, Navistar представила двигатели MaxxForce, в том числе N13, двигатель для грузовиков класса 8. Многие компоненты двигателя поставлялись MAN, немецким производителем, который первым лицензировал оригинальные дизельные двигатели. Они предоставили блок цилиндров из более легкого чугуна, известного как чугун с уплотненным графитом. Двигатель имел немного другую форму системы Common Rail, которая не усиливала давление внутри форсунки, а использовала трубопровод, чтобы выдерживать полное давление во всей системе. Отчасти из-за усовершенствованной системы впрыска двигатель мог развивать максимальный крутящий момент до 1000 об/мин, в то время как большинство двигателей не могли этого сделать ниже 1200 об/мин. Обе системы впрыска описаны ниже вместе с системой, принятой Cummins, поскольку они имеют схожую конструкцию.

2010

В 2010 году все производители должны были соответствовать значительно более низким стандартам Nox, которые снизились почти на 90%. Cummins был одним из производителей двигателей, который пытался соответствовать стандарту путем внесения внутренних изменений в двигатель. Тем не менее, в конце концов, они приняли то, к чему пошла большая часть отрасли, — процесс, называемый селективным каталитическим восстановлением. SCR использует DEF или жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей для смешивания внутри каталитической камеры при высоких температурах с выхлопными газами двигателя. Эта камера следует за DPF и, таким образом, расположена там, где выгорание сажи увеличивает теплоту выхлопных газов, что помогает работе SCR.

DEF содержит мочевину, химическое вещество, которое превращается в аммиак в каталитической камере SCR. Затем аммиак соединяется с Nox (Nox относится к оксидам азота, комбинации азота из воздуха с кислородом) в выхлопных газах с образованием безвредного азота и воды. Компания Cummins обнаружила уникальный медный цеолитный катализатор, который, как они утверждали, делает процесс SCR более эффективным, и решила присоединиться ко всей остальной отрасли, за исключением Navistar, и полагаться на SCR для соответствия стандартам Nox 2010 года. Проблема с соблюдением стандартов Nox в цилиндре заключается в том, что горящее топливо не может стать слишком горячим, что снижает эффективность двигателя и другие аспекты чистого сгорания.

Кроме того, как упоминалось выше, конкуренты Cummins, как Detroit Diesel, так и Navistar с двигателями MaxxForce, уже имели систему впрыска Common-Rail. Итак, Cummins работала со шведской компанией Scania над разработкой своей системы Common Rail XPI.

Топливная система Common Rail на 15-литровом двигателе Cummins ISX в разрезе. Топливная рампа — это длинная труба, расположенная справа. Более тонкие трубки, которые соединяются с ним, проходят снизу и соединяются с тонкими трубками слева от рампы, проводя топливо через головку блока цилиндров к форсункам (не показаны).

Интересная система, которую Cummins использовала до 2010 года, имела то преимущество, что предлагала более мягкое начало сгорания, но не могла использовать какую-либо форму раздельного впрыска. Встреча 2010 года потребовала разбиения каждого цикла впрыска на несколько отдельных впрысков, чтобы цилиндр не перегревался. Это также требовало пилотного впрыска – небольшого выброса топлива задолго до максимального сжатия, который не воспламенялся, но готовил почву для немедленного воспламенения основного топливного заряда после начала впрыска. Лучшие системы Common-Rail могут смягчить начало сгорания с помощью предварительного впрыска (и сделать это даже более эффективно, чем система с открытым цилиндром Cummins)9.0113 и включают его в отдельные импульсы, чтобы горящий топливный заряд не перегревался. Отсюда и решение.

Как работают системы Common-Rail

Так как же выглядят эти системы Common-Rail? Хотя дизельное топливо как жидкость трудно сжимается, оно лишь слегка эластично. Итак, имея более прочные металлические трубы, чем когда-либо прежде, инженеры разработали топливную рампу — длинную трубу относительно большого диаметра (более половины дюйма), которая была намного больше, чем трубы, ранее использовавшиеся в дизельных системах впрыска. Эта труба проходит по всей длине двигателя и сообщается с инжекторным клапаном в каждом цилиндре, который имеет электрический игольчатый клапан. Эти клапаны могут быть быстро открыты и закрыты ECM. Труба будет питаться насосом с приводом от коленчатого вала с несколькими поршнями, которые будут попеременно непрерывно и плавно перекачивать топливо в рельсовую систему. Насос будет управляться во многом так же, как впрыск управлялся в электронных насос-форсунках – электрические клапаны открывались, а затем закрывались, когда поршни поднимались и вытесняли топливо из насоса в трубопровод, ведущий к рампе. Разница заключалась в том, что накачка будет непрерывной, а не будет происходить только на несколько градусов, когда поршень выходит за пределы верхней точки в начале каждого рабочего такта.

Если бы требовалось больше топлива, клапаны были бы закрыты дольше, и, например, когда водитель разгоняется до крейсерской скорости на шоссе и нажимает на педаль газа, клапаны начинают закрываться после более короткого хода каждого поршня . Датчик, который измерял давление в рампе, отправлял сигнал давления в ECM, чтобы постоянно контролировать давление и поддерживать его на желаемом уровне. Таким образом, давление в рампе можно было поддерживать постоянным. Хотя при каждом срабатывании каждой форсунки будут небольшие изменения давления или «импульсы», одновременно срабатывает только одна форсунка, а количество топлива, впрыскиваемого при каждом открытии клапана, минимально по сравнению с объемом рампы, при котором давление остается стабильным.

Также должен быть клапан сброса давления, такой как предохранительный клапан на котле, для сброса избыточного давления, если электроника недостаточно хорошо контролировала давление или произошел сбой датчика. Но суть в том, что с такой системой ECM мог выдавать желаемое давление топлива на уровне 90 113 все 90 114 раз, даже когда двигатель работал на холостом ходу.

Преимущества систем Common-Rail

Возможность откачивать топливо из рампы при 30 000–35 000 фунтов на квадратный дюйм на всех оборотах — мечта инженера-дизелиста. Проблема здесь в том, что прежние системы с насос-форсунками не могли обеспечить максимальное давление вплоть до пикового крутящего момента двигателя, который составляет 1200 об/мин или ниже. В более ранних системах, хотя топливо подавалось с соответствующей скоростью, падение давления по-прежнему означало более плохое смешивание с воздухом в цилиндре. Это означало больше выбросов сажи, ограничения крутящего момента на низких оборотах и ​​то, насколько медленно двигатель может вращаться, сохраняя при этом хорошую топливную экономичность и производительность.

Меньше выбросов твердых частиц

Современная система Common Rail подает топливо под максимальным давлением или любым другим необходимым давлением, даже при 1000 об/мин или меньше. И, поскольку игла с электроприводом может разбивать впрыскиваемую порцию топлива на несколько отдельных частей, система по-прежнему может удерживать давление в цилиндре от слишком быстрого и слишком высокого уровня. Это помогает снизить выбросы Nox и удерживает нагрузки двигателя в определенных пределах. Возможность подавать топливо за тот же период времени, но, возможно, за 3 струи высокого давления, а не с одной струей более низкого давления, также означала меньше выбросов твердых частиц, поскольку топливо более эффективно распылялось и смешивалось с воздухом. Как вы можете себе представить, если ваше топливо защищено от гелеобразования, эта система запустит ваш двигатель даже при низких температурах наружного воздуха.

Более холодный цилиндр и более тихий двигатель

Система также может несколько снижать давление, чтобы подавать топливо более постепенно и сохранять цилиндр еще более холодным (поддерживая пиковое давление и пиковые температуры, производящие NOx, намного ниже), когда грузовик крейсерский, когда требуемая мощность и крутящий момент значительно ниже. Это также делает двигатель тише.

Меньший вес и мощность двигателя

Кроме того, поскольку насос общей топливной рампы постоянно нагнетает топливо, просто поддерживая давление в рампе, резкое повышение и понижение давления и почти резкие колебания крутящего момента необходимы для привода распределительного вала, приводящего агрегат в действие. форсунки уходят. Фактически, там, где распределительные валы были адаптированы только для управления клапанами, или в случае Cummins, когда отдельный распределительный вал форсунки полностью исчез, двигатель потерял до 200 фунтов веса. Мощность, необходимая для привода топливной системы, также была снижена. Для привода насоса Common-Rail требуется менее 15 л.с. А насос с общей топливной рампой означает, что установка накладных расходов включает только регулировку коромыслов клапанов.

Двигатель Paccar MX13 был выпущен в 2010 году. В этом двигателе распределительный вал встроен в блок, что снижает его профиль. В течение нескольких лет она использовала насосы для подачи топлива к форсункам, по одному на каждый цилиндр. Эти высокопроизводительные насосы имели электрические нагнетательные клапаны, поэтому клапаны были установлены как на форсунках, так и на насосах (на обоих концах коротких линий подачи жира), чтобы обеспечить более точную работу. Однако в 2013 году Paccar разработала систему Common-Rail. Единственное отличие от систем Navistar и Cummins заключалось в том, что в ней использовались два насосных агрегата, приводимых в действие распределительным валом, для подачи рейки по более коротким линиям, чем те, которые использовались с насосами с приводом от коленчатого вала. В двигателе используются двухсекционные насосы — этого достаточно для обеспечения плавной работы.

До 2017 года у Volvo была надежная и высокоэффективная форма насос-форсунки с приводом от распределительного вала. Они работали исключительно хорошо на низких оборотах, поскольку у них было два регулирующих клапана, один для подачи на форсунку, а другой для сброса давления, а не только один. . Работа клапанов может быть скоординирована, а подача топлива дросселирована таким образом, чтобы поддерживать достаточное давление для хорошей производительности на низких оборотах и ​​в то же время обеспечивать максимальную производительность при регулируемых оборотах.

Система Common-Rail на Volvo D13, которая была новой в 2017 году. Топливная рампа — это длинная блестящая трубка в верхней/центральной части фотографии с заглушкой (для датчика давления) справа и двумя меньшие трубки, идущие к форсункам, подключенным к нему.

Но в 2017 году Volvo перешла на систему Common Rail, в которой рейка размещалась под крышкой кулачка. Как показано выше, они умело спроектировали систему, в которой три из шести форсунок объединены с насосными агрегатами, приводимыми от распределительного вала. Насосы используют общие линии, соединяющие эти три форсунки с рампой, чтобы иногда питать рампу, а в другое время отправлять топливо обратно к этим трем форсункам. Новая система работает тише старой и может разбивать топливный заряд, направляемый в каждый цилиндр, на более мелкие части, чем раньше. Это единственная система с общей топливной рампой, в которой коромысла, приводимые в движение распределительным валом, приводят в действие насосы агрегата, и их необходимо регулировать с помощью клапанов при работе верхних головок. Это изменение сопровождалось внедрением их «волнового поршня», который имеет выступы в стенке камеры сгорания, которые направляют брызги топлива обратно к центру камеры, тем самым предотвращая скопление топлива на стенках камеры и копоти. Новый поршень позволил увеличить степень сжатия в двигателях Volvo на один пункт до 18:1. Поскольку Mack MP8 использует аналогичную архитектуру, хотя и имеет другие кривые крутящего момента и мощности, их двигатель использует эту новую технологию.

Снижение скорости

Настоящим вознаграждением за все это является «снижение скорости», созданное Volvo. Наличие системы впрыска, которая может обеспечить идеальное давление при 1000 об/мин и даже ниже, в сочетании с превосходной аэродинамикой новейших тракторов означает, что крейсерские обороты продолжают падать. До турбонаддува многие дизели должны были развивать скорость выше 1800 об/мин. По мере развития систем впрыска крейсерские обороты упали до 1600, затем 1500, а затем 1300, в зависимости от размера двигателя.