Аккумуляторная топливная система

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Аккумуляторная топливная система или система типа Коммон Рэйл (англ. Common rail — общая магистраль) — система подачи топлива, применяемая в дизельных двигателях. В системе типа Common rail насос высокого давления нагнетает топливо под высоким давлением (до 300 МПа, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль существенного объёма (аккумулятор).[1]

Схема топливной системы в двигателях Common rail
Форсунка системы Common rail

Управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают топливо под высоким давлением в цилиндры. В зависимости от конструкции форсунок и класса двигателя, может впрыскиваться до 9 порций топлива за 1 цикл.

Одной из ключевых особенностей систем Common Rail является независимость процессов впрыскивания от угла поворота коленчатого вала и от режима работы двигателя, что делает возможным достижение высокого давления впрыскивания на частичных режимах, что необходимо для удовлетворения современных и перспективных экологических требований.

Конструкция и принцип действия[править | править вики-текст]

Топливо из топливного бака забирается топливоподкачивающим насосом (низкого давления), и через фильтр поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД). ТНВД подаёт топливо в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Блок управления регулирует производительность ТНВД для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

Топливная магистраль соединяется топливопроводами с форсунками. В каждую форсунку встроен управляющий клапан — электромагнитный или пьезоэлектрический. По команде от блока управления клапан открывается, впрыскивая необходимую порцию топлива в цилиндр.

Сравнение с другими системами подачи топлива[править | править вики-текст]

Особенности:

  • В отличие от традиционной системы подачи топлива, используется одноканальный ТНВД, постоянно подающий топливо в магистраль;
  • Необходимо корректировать цикл работы исходя из пропускной способности каждой форсунки, из-за чего требуется настройка электронного блока после каждой замены форсунок.

Преимущества:

  • Давление, при котором происходит впрыск топлива, можно поддерживать вне зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя и оно остаётся практически постоянно высоким в течение всего цикла подачи топлива, что особенно важно для стабилизации горения на холостом ходу и на малых оборотах при работе с частичной нагрузкой;
  • При использовании аккумуляторной системы подачи топлива момент начала и конца подачи может в широких пределах регулироваться ЭБУ. Это позволяет более точно дозировать топливо, а также осуществлять подачу топлива несколькими порциями в течение рабочего цикла — для более полного сгорания топлива;
  • Конструкция «Common rail» проще, чем у системы ТНВД с насос-форсунками, её ремонтопригодность выше.

Недостатки:

  • Более сложные форсунки, которые требуют относительно частой замены, по сравнению с традиционной системой подачи топлива;
  • Система перестаёт работать при разгерметизации любого элемента высокого давления, например, при неисправности одной из форсунок, когда её клапан постоянно находится в открытом положении;
  • Более высокие требования к качеству топлива, чем у традиционных систем.

Таким образом, для удовлетворения перспективных экологических нормативов, таких как Euro-VI, Tier-IV, Euro Stage IV для тяжелых дизелей, системы Common Rail были признаны наиболее подходящими для дизелей всех классов.

Носители системы[править | править вики-текст]

На данный момент до 70 % всех выпускаемых дизельных двигателей оснащается системами Common Rail, и эта доля растет.[2] (По прогнозам компании Robert Bosch GmbH доля системы CR на рынке к 2016 году достигнет 83 %, а в 2008 году эта цифра составляла лишь 24 %). Таким образом, сегодня практически каждый производитель двигателей всех классов: от малых легковых и до крупных судовых, освоил применение аккумуляторных систем.

Среди производителей топливоподающей аппаратуры и систем Common Rail в частности, лидерами являются следующие компании: R. Bosch, Denso, Delphi, L’Orange, Scania.

История[править | править вики-текст]

Прототип системы Common Rail был разработан в конце 1960-х годов Робертом Хубером в Швейцарии. Далее его технология была развита Марко Гансером из Швейцарского Федерального Института Технологии в Цюрихе.

В середине 1990-х годов Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Корпорации DENSO, Япония, разработали систему Common Rail для коммерческого транспорта и воплотили её в системе ECD-U2, которая стала использоваться на грузовиках HINO Rising Ranger, а потом в 1995 году продали технологию другим производителям. Поэтому DENSO считается пионером в адаптации системы Common Rail к нуждам автомобилестроения.

Современные системы Common Rail работают по тому же принципу. Они управляются Блоком Электронного Управления, который открывает каждый инжектор электронно, а не механически. Эта технология была детально разработана общими усилиями компаний Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После того, как FIAT разработал дизайн и концепцию системы, она была продана немецкой компании Robert Bosch GmbH для последующего завершения разработки массового продукта. В целом, это стало большим просчетом компании FIAT, поскольку новая технология стала очень выгодна. Но итальянский концерн был в то время в удручающем финансовом состоянии и не имел ресурсов для завершения выполненых работ. Тем не менее итальянцы первые применили систему Common Rail в 1997 году на Alfa Romeo 156 1.9 JTD и только потом она появилась на Mercedes-Benz C 220 CDI.

Интересные факты[править | править вики-текст]

  • Разработки аккумуляторных систем питания проводились ещё в середине 20-го века в СССР на Коломенском Заводе, однако ввиду недостаточного развития электроники в те времена удачных реализаций подобных систем не было[источник не указан 530 дней].
  • В настоящее время подавляющее большинство производителей дизельных двигателей используют аппаратуру Common Rail ввиду того, что предыдущие поколения топливных аппаратур не в состоянии обеспечить современные жёсткие экологические требования.
  • В 1934-35гг был сконструирован, а в 1936г был показан на авиашоу в Париже дизельный двигатель Коатален (L.Coatalen). Отличием дизеля Коталена от иных дизелей был впрыск топлива в цилиндры не гидравлическим открыванием клапана форсунки, а механическим открыванием и применением гидроаккумулятора, топливо в который нагнетается независимым от распределительной системы ТНВД. Фактически был показан работоспособный двигатель, на котором применили прообраз системы "Common Rail". Такой системой впрыска топлива Луи Котален обогнал время на 60 лет. (Мелькумов Т.М.,Авиационные дизели,Москва-1940,стр.198-205),http://www.oldengine.org/members/diesel/Duxford/aviat7.htm, http://forum.guns.ru/forummessage/42/258631-29.html

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Грехов Л. В., Иващенко Н. А., Марков В. А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов. — М.: Легион-Автодата, 2004. — 344 с. — 2500 экз. — ISBN 588850187-5.
  2. Large Engine Injection Systems for Future. Christoph Kendlbacher, Peter Mueller, Martin Bernhaupt, Gerhard Rehbichler. Bergen : CIMAC, 2010. Full paper #50.