Что такое “система типа Common Rail”?

Дословный перевод названия COMMON RAIL с иностранного языка - Общая магистраль. В отличие от других систем, “Общая магистраль” работает за счет подачи топлива от аккумулятора высокого давления. Создаваемое повышенное давление в топливной системе является фактором, независящим как от скорости впрыска топлива, так и от того, с какой частотой вращается коленчатый вал. Принцип работы является принципиальным отличием от привычных дизельных двигателей, работающих с помощью топливного насоса высокого давления (ТНВД). Форсунки подают топливо при помощи магнитных соленоидов. Их активация происходит за счет получения команды от блока управления.

Упростим для понимания схему работы Common Rail:

1. Двигатель совершает первый оборот.
2. Насос закачивает топливо, готовое к впрыску, в рампу под создаваемым высоким давлением.
3. Под общим давлением топливо непрерывно поступает к форсункам.

Коммон Рэйл нередко называют следующей ступенью “эволюции” систем подачи топлива для разных двигателей, будь то бензиновые или дизельные. К особенностям системы относится использование аккумуляторного узла как ключевого участника процесса подачи топлива. В узле находятся следующие компоненты:

1. Общая рампа.
2. Линия топливоподачи.
3. Форсунки.

Электронный блок управления (ЭБУ), следуя заложенной программе, передает сигнал к соленоиду форсунки, подающей готовое топливо в камеру сгорания. Несравненная точность управления сгоранием топлива и высокое давление впрыскивания достигаются за счет использования в системе разделенного узла, отвечающего за повышение давления (насос высокого давления) и за впрыскивание (электромагнитная форсунка). Система “Общей магистрали” была разработана немецкой компанией Bosch. К заявленным особенностям относятся следующие факторы:

• Система может быть установлена на уже существующие дизельные двигатели без необходимости кардинальных изменений в конструкции.
• Посколько давление топлива не зависит от частоты, с которой обращается коленчатый вал двигателя, система дает возможность увеличить крутящий момент при малых оборотах двигателя.
• Процесс управления впрыском автоматизирован и находится под контролем электроники, что позволяет снизить расходы топлива без ухудшения процесса сгорания.
• Давление впрыскиваемого топлива находится на уровне 130-135 МПа. За счет высоты этого показателя топливо поступает в максимально распыленном виде, сгорает с большей эффективностью и снижает вред, наносимой окружающей среде (за счет меньшего количества вредных веществ в выбросах и пониженной дымности). Использование предварительного впрыска или многократного впрыска во время одного такта позволит добиться еще лучшего сгорания.

Шум, издаваемый двигателем с данной системой, находится на более низком уровне за счет использования электроники. В отличие от прочих систем дизелей, Коммон Рэйл является аккумуляторной топливной системой - топливо под высоким давлением находится в узле (Rail). В качестве основных рабочих элементов системы можно выделить три части: контур давления (низкий и высокий), а также системы датчиков. Контур низкого давления состоит из бака с топливом, нагнетающего насоса, топливного фильтра и трубопроводов, соединяющих эти элементы. Контур высокого давления состоит из насоса, заменяющего классический топливный насос высокого давления, с контрольным клапаном; аккумуляторного узла, или рампы с датчиком, осуществляющим контроль над давлением; форсунок и трубопроводов высокого давления, соединяющих элементы системы. Аккумуляторный узел изготовлен из двухслойного материала и представляет длинную трубу с поперечными штуцерами для присоединения форсунок. ЭБУ системы Коммон Рэйл получает и обрабатывает данные от следующих датчиков:

• Датчик положения вала (коленчатого и распределительного);
• Положение педали “газа”;
• Давление наддува;
• Температура воздуха и жидкости для охлаждения;
• Расход воздуха;
• Давление топлива.

На основании полученной информации электроника вычисляет, какое количество топлива необходимо подать, после чего подает сигнал для начала впрыска. В контуре низкого давления нагнетающий насос засасывает содержимое топливного бака, фильтрует его и передает на контур высокого давления. Оттуда насос подает топливо в аккумуляторный узел под давлением в 135 МПа. При получении команды от ЭБУ контрольный клапан открывается и топливо по сливному трубопроводу попадает в топливный бак. Каждая из форсунок соединена с управляющим узлом отдельным трубопроводом высокого давления и содержит электромагнитный клапан. Как только сигнал от электронного блока управления достигает своей цели, форсунка начинает подачу топлива в “свой” цилиндр. Впрыск будет длиться так долго, как сочтет нужным система на основании данных от датчиков и их анализа. Блок непрерывно ведет контроль работоспособности системы. За счет постоянного повышенного давления топлива в узле становится возможным впрыск порций любого размера. Система поддерживает возможность так называемого предварительного впрыска, что существенно улучшает процесс сгорания топлива. В чем кроется секрет успеха системы? Почему за последние годы доля автомобилей, использующих Коммон Рэйл в своих двигателях, возрасла почти в три раза? Предпосылок к широкому распространению “Общей магистрали” великое множество.

Основные достоинства системы Common Rail:

1. Классические двигатели с ТНВД имеют серьезные технические ограничения и не способны соблюдать требования к экологичности и уменьшению выброса вредоносных веществ, которые с годами становятся только строже. 2. Экономия топлива. За счет поддерживаемого на высоком уровне давления топлива система добивается распыления впрыска на мельчайшие частицы. Чем выше уровень давления, тем тоньше распыл, что ведёт к повышенной эффективности сгорания топлива с наименьшими потерями энергии и сниженным уровнем шума. Вместе с этим во время впрыска (в момент, когда форсунка находится в открытом состоянии) можно более точно контролировать дозировку подачи топлива. Традиционные двигатели с ТНВД не приспособлены для подобных целей и по техническим причинам не могут создавать повышенное давление. Более того, из-за особенностей конструкции трубопроводы с топливным насосом высокого давления разрушаются при попытке дозировать потребление топлива. Ограничение давления, присущего ТНВД (не более 300 бар), в Коммон Рэйл не существует. Система развивает давление до 2000 бар, при этом не нанося вред топливным трубопроводам.

Как и любой механизм, Common Rail не лишена недостатков:

1. Крайне высокие требования к качеству дизельного топлива. Компоненты системы, особенно электроника и разнообразные датчики, повреждаются при контакте с посторонними частицами. При использовании некачественного топлива автовладелец рискует испортить дорогостоящие форсунки, а то и вовсе прийти к необходимости смены системы.
2. Система использует огромное количество разнообразных датчиков. Среди них: датчики давления, потока воздуха, датчики температуры. Прочие чувствительные компоненты, например, соленоиды и клапаны, также являются крайне дорогим и требовательным к чистоте оборудованием. Заменить их в случае поломки самостоятельно не представляется возможным.
3. Детали и запчасти системы ввиду высокой точности и сложности изготовления существенно дороже, чем более простые аналоги.
4. Ремонт и даже настройка Коммон Рэйл без помощи автосервиса и специальных инструментов невозможно.
5. Из-за новизны и сложности системы многие владельцы сервисов по обслуживанию автомобилей не могут диагностировать поломки и устранять их.