Принцип работы Common Rail: особенности и преимущества
Для того, чтобы сократить расход горючего на 15 процентов используется топливная система впрыска common rail. Это позволяет экономить расход топлива и сократить вред, наносимый окружающей среде.
Топливная система впрыска Common Rail регулирует и контролирует подачу горючего. Она получила большое распространение среди дизельных двигателей. Предпосылкой к появлению Common Rail стала тяжелая экологическая ситуация. В воздух выбрасывалось слишком много токсичных отходов, которые производили дизельные агрегаты. Основным плюсом системы стал принцип ее работы, а также экономия топлива и увеличение мощности двигателя.
Common railСодержание
- Экологичная система
- Принцип работы
- Как устроена система впрыска
- Порядок работы
Экологичная система
Стоит подробнее остановиться на экологичности Common Rail. Первым и очень важным плюсом является максимальная отдача при сгорании топлива.
Дизель начинает работать в оптимальном режиме, на полную мощность. Благодаря этому принципу работы выбросы токсичных химикатов в воздух существенно сокращаются.
Common Rail явилась мощной поддержкой развития дизельных двигателей, именно из-за сокращения вредного выхлопа в атмосферу. При этом прогресс не стоит на месте и с каждым годом она совершенствуется и становится еще более эффективной и безопасной.
Принцип работы
В основе принципа работы Common Rail лежит система подачи горючего к форсункам от топливной рампы. Это происходит под высоким давлением, независимо от частоты вращения коленвала или от количества топлива, которое впрыскивается в систему. Впрыскивание происходит через форсунки после подачи сигнала от контроллера, за счет встроенных магнитов, которые активируются блоком управления.
Топливная система впрыска Common Rail особенна тем, что использует аккумуляторный узел, содержащий распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки.
Принцип прост. Заданная программа передает сигнал к магнитам форсунок, а те, в свою очередь, впрыскивают горючее в камеру сгорания.
Работающий распределительный узел, который создает высокое давление и узел, впрыскивающий топливо, дают повышенную точность управления процессом сжигания и увеличению объема впрыска.
Как устроена система впрыска
Основные части Common Rail это:
- Контур низкого давления, состоящий из топливного бака, подкачивающего насоса, топливного фильтра и соединительных трубопроводов;
- Контур высокого давления (ВД) комплектуется насосом ВД, с контрольным клапаном, аккумуляторным узлом ВД, иначе именуемого рампой, форсунками и трубопроводов ВД;
- Датчики.
Порядок работы
Особе внимание следует уделить устройству аккумуляторного узла. Это довольно длинная труба, имеющая поперечные штуцеры, к которым присоединяются форсунки.
Не менее интересен электронный блок управления.
Принцип его работы заключается в получении электрического импульса от ряда датчиков:
- Положения коленвала.
- Положения распредвала.
- Датчика перемещения педали Газ.
- Датчиков температуры воздуха и охлаждающей жидкости.
- Измерителя массового расхода воздуха.
- Показателя давления горючего в аккумуляторном узле.
При помощи этих датчиков вычисляется объем горючего, которое необходимо подавать на впрыск. Распознает и считывает эту информацию электронный блок управления. Он подает сигнал к началу впрыска, а также контролирует длительность работы форсунок и вносит коррективы в работу всей топливной системы.
Фильтруется топливо в контуре низкого давления, благодаря подкачивающему насосу оно засасывается из бака и проходит очистку. Только после этого топливо поступает к контуру ВД, где благодаря насосу ВД, подается в аккумуляторный узел при огромном давлении более 130 миллиампер. Активно участвует в этом процессе контрольный клапан.
Клапан открывается при получении сигнала от блока управления и отправляет горючее в топливный бак, через сливной трубопровод. Аккумуляторный узел соединен со всеми форсунками и трубопроводом и с помощью магнита (соленоида) начинает впрыск топлива в нужный цилиндр. Так работает эта сложная, но очень востребованная система.
Подводя итоги можно сказать, что сердцем и мозгом системы является блок электронного управления.
Он участвует во всех процессах, происходящих в Common Rail, полностью контролирует время, количество и продолжительность впрысков горючего. Соединяет воедино все составляющие топливной системы, подобно мозгу, управляющему центральной нервной системой живых организмов.
Common Rail — что это такое? Принцип работы
В последние годы все больше автомобилистов предпочитают использовать дизельные автомобили. Ранее такие моторы устанавливались лишь на коммерческую технику.
Однако сейчас они активно используются и на легковых авто, особенно в странах Европы. Наверняка каждый из нас слышал о такой системе, как Common Rail. Что это такое и как она устроена, рассмотрим в нашей статье.
Характеристика
«Коммон Райл» — это система впрыска топлива для дизельных ДВС. Ее принцип работы основывается на подаче горючего к форсункам от общего давления рампы.
Система была разработана немецкими специалистами компании «Бош». Common Rail Bosch повсеместно используется на таких автомобилях, как «Вольво», «Мерседес», БМВ и прочих.
В чем особенность?
Главная отличительная черта системы – способность выдавать нужную мощность при минимальном потреблении топлива. Также топливная Common Rail способна снизить уровень токсичности выхлопных газов. Отзывы автомобилистов говорят, что машина с такой системой впрыска работает гораздо тише (нет такого характерного «рокота», как на старых дизелях). «Коммон Рейл» обладает широким диапазоном регулирования давления горючего и моментов начала впрыска.
Устройство
По своей конструкции система Common Rail представляет собой контур высокого давления. При работе двигателя осуществляется непосредственный впрыск топлива (то есть горючее поступает сразу в камеру цилиндров). Есть несколько элементов, которые связаны с работой системы Common Rail. Что это за составляющие? В первую очередь это топливный насос высокого давления. Также в работе используется клапан дозирования и регулятор давления.
Кроме этого, в конструкции есть топливная рампа и форсунки. Common Rail – достаточно сложная система, и чтобы понять ее принцип работы, рассмотрим особенности каждой составляющей.
Насос
Итак, ТНВД. Данный механизм служит для создания высокого давления жидкости. Уровень зависит от загруженности двигателя и оборотов коленчатого вала. Как известно, на дизелях обороты регулируются не открытием дроссельной заслонки, а именно порцией подаваемого топлива. За это и отвечает ТНВД. Устройство довольно сложное, поэтому данный элемент – самая дорогая составляющая в дизельном автомобиле (кончено, за исключением основных агрегатов, таких как ДВС и КПП).
Регулятор и клапан Common Rail
Что это за элемент? Клапан служит для регулировки количества топлива, которое подается к насосу.
Конструктивно элемент объединен с ТНВД. Существует также регулятор давления топлива. Он устанавливается в топливной рампе и управляет работой двигателя в зависимости от его нагрузки.
Рампа
Данный узел выполняет сразу несколько функций. Это накопление горючего под высоким давлением, смягчение колебаний давления и распределение топлива по форсункам. Является частью системы впуска.
Форсунки
Стоит отметить, что таковые устанавливаются как на бензиновые (инжектор), так и на дизельные двигатели. Однако их главное отличие – это давление, которое они создают. В нашем случае форсунка «Коммон Рейл» еще и управляет количеством топлива, что подается непосредственно в цилиндр. Элемент связан непосредственно с рампой. На данный момент используется два вида форсунок:
- Пьезофорсунки («Бош»).
- Электрогидравлические (основной производитель – «Дэлфи»).
В последнем случае подача топлива производится за счет работы электромагнитного клапана.
В пьезофорсунках за это отвечают специальные кристаллы. Скорость работы таких элементов на порядок выше, поэтому они более распространены. Однако ремонт Common Rail (форсунок) произвести своими руками невозможно из-за сложности конструкции и точных настроек. Поэтому все работы по обслуживанию системы осуществляются только на специализированных СТО. Это и есть главный недостаток таких автомобилей.
Как работает?
Работа системой впрыска контролируется системой управления дизелем. В последнюю входят исполнительные механизмы, датчики и ЭБУ. Учитываются все параметры – положение педали газа, температура охлаждающей жидкости, количество подаваемого воздуха и даже состав выхлопных газов (лямбда-зонд). Что касается исполнительных механизмов, ими и являются вышеперечисленные форсунки, рампа, ТНВД, регулятор и клапаны.
Итак, как действует данная система? На основании сигналов, что воспринимают контролирующие датчики, системой формируется нужное количество топлива. Оно подается через дозирующий клапан. Горючее попадет в насос, а затем под давлением идет на рампу. Нужное давление в ней удерживается специальным регулятором. В определенный момент от ЭБУ поступает сигнал на форсунки, и те осуществляют открытие каналов на определённый промежуток времени. В зависимости от режима работы двигателя, количество топлива и давление может автоматически меняться системой на основании данных из кислородного датчика. Однако разбег должен быть небольшим. Существенные отклонения говорят о неисправностях с системой «Коммон Рейл».
Типы впрыска Common Rail
Что это такое? Различают несколько типов впрыска топлива в системе:
- Предварительный.
- Основной.
- Дополнительный.
Первый производится перед основным с целью повысить давление и температуру в камере сгорания.
Так осуществляется ускоренное самовоспламенение основного заряда и снижение шума работы двигателя. Предварительный впрыск может быть разным, в зависимости от режима работы двигателя. Так, на холостом ходу он производится дважды. При повышении нагрузки – единожды. При полной нагрузке предварительный впрыск не осуществляется.
Цель основного впрыска – обеспечить непосредственно работу двигателя. На подтипы он не подразделяется. Дополнительный впрыск служит для снижения уровня токсичности отработавших газов. Так, с кислородного датчика поступает информация на ЭБУ, после чего подается еще одна порция топлива. Вредные вещества дожигаются в каталитическом нейтрализаторе (еще его называют сажевым фильтром).
Поколения «Коммон Рейл»
Стоит отметить, что первое поколение системы появилось в 1999-м году. Она выдавала давление в 145 МПа. Через два года появилось следующее поколение системы (160 МПа). Common Rail 3 разработано в 2005-м году. На данный момент автомобили оснащаются системой «Коммон Рейл» четвертого поколения.
Форсунки работают под давлением 220 МПа. Почему такое внимание уделяется давлению? Чем выше данный показатель, тем больше горючего впрыскивается в цилиндр. Соответственно, за определенный промежуток времени реализуется больше мощности, возрастает КПД двигателя.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет система непосредственного впрыска, как она устроена и как работает. Стоит отметить, что «Коммон Рейл» используется на большинстве дизельных автомобилей, в частности, европейского производства. Система, несмотря на ее сложность, имеет огромный потенциал.
Должен ли я установить его на свою лодку?
Термин «дизель с общей топливной рампой» не имеет ничего общего с локомотивами, но относится к системе впрыска двигателя, которая построена вокруг топливной рампы высокого давления, в отличие от форсунок, питающих топливный насос низкого давления, что вы получить на обычных двигателях.
Дизельные двигатели с общей топливной рампой использовались на лодках и поездах с 1940-х годов, а в конце 1960-х годов они получили дальнейшее развитие для дорожных транспортных средств.
Однако ими оборудовано не так много небольших яхт.
4-тактный Yanmar 3Jh50 — это самый маленький в мире судовой дизельный двигатель с общей топливной рампой с точки зрения рабочего объема, габаритов и веса.
3-цилиндровый двигатель с водяным охлаждением имеет мощность около 40 л.с. при 3000 об/мин и предназначен для небольших прогулочных судов, особенно однокорпусных и катамаранов длиной до 45 футов, небольших моторных лодок и легких коммерческих судов.
Продолжение статьи ниже…
Идея пришла мне в голову, когда я заказал анализ масла для Мерло, моего закрытого проекта лодки. Регулярные проверки здоровья…
Поздний вечер превратился в ночь, когда Пиппин боролась с неблагоприятными приливами у Корбьера, сильно борясь с ветром, ее старый Янмар напрягался…
Эксперт по двигателям PBO Стью Дэвис комментирует: «Коммон-рейд» в контексте дизельного двигателя представляет собой трубу/контейнер, прикрепленную к двигателю, которая питается от топливного насоса очень высокого давления, который подает до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.
«Общая рампа действует как резервуар для топлива под высоким давлением, которое питает форсунки, которые все соединены с рампой. Форсунки в основном представляют собой отсечной клапан, которым управляет компьютер.
«Компьютер говорит «открыть» в оптимальный момент, и топливо под очень высоким давлением затем проходит в соответствующую камеру сгорания в двигателе, где оно воспламеняется, образуя газ, толкающий поршни вниз.
Стью Дэвис имеет опыт работы инженером в угольной и нефтяной промышленности.
«Это очень эффективная и простая система по сравнению с многопоршневыми инжекторными насосами, которые использовались в течение многих лет. Однако контроллер — это компьютер, о котором чуть позже.
«Система Common Rail в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, стала широко использоваться в наших автомобилях сравнительно недавно. Ссылка на двигатели Common Rail в 1960-х годах, вероятно, относится к двухтактным двигателям Detroit Diesel и им подобным.
«Они использовали гибридную систему с общей топливной рампой довольно низкого давления для питания насосов форсунок с механическим приводом в головке блока цилиндров.
«Я понимаю, почему наши производители лодочных двигателей переходят на систему Common Rail; они более эффективны и легко контролируются электроникой для достижения оптимальных эффектов сгорания.
«Однако дьявол всегда кроется в деталях, в данном случае в электронике. Многие из нас сталкивались с тем, что в наших автомобилях загоралась пугающая лампочка управления двигателем, и ощущение захлебывания, когда двигатель переходит в аварийный режим. Потом, конечно, дорогостоящий визит к главному дилеру для подключения диагностического компьютера.
«Наши двигатели живут в очень враждебной среде, и мой вопрос: достаточно ли «закалена» электроника, чтобы выдерживать эти условия, и были ли продуманы способы их устранения, если возникнут проблемы посреди океана?
«Я бы боялся, что в Ла-Манше, когда мы пересекаем судоходные пути, я впаду в безделье. Наши старые дизельные двигатели можно починить с помощью простых ручных инструментов, которые мы все носим с собой.
«Из работы над «черным ящиком» Volvo Penta на двигателях серии D (неисправность блока MDI, номер по каталогу 23231607, вызвавшая проблемы с запуском и остановкой двигателя) я знаю, какие сложные электронные компоненты двигателя могут быть.
«Однако я впечатлен тем, что сделал Джон Уиллис, и надеюсь, что он будет держать нас в курсе того, как работает его проект».
Почему бы не подписаться сегодня?
Эта функция появилась в выпуске «Практический владелец лодки» за ноябрь 2021 года. Для получения дополнительных статей, таких как «Сделай сам», советы по экономии денег, отличные проекты лодок, советы экспертов и способы улучшения характеристик вашей лодки, оформите подписку на самый продаваемый британский журнал о лодках.
Подпишитесь или сделайте подарок кому-то еще, и вы всегда будете экономить не менее 30% по сравнению с ценами в газетном киоске.
Ознакомьтесь с последними предложениями по подписке PBO на magazinesdirect.com
Все, что вам нужно знать о системе впрыска Common-Rail — TrueNorth
Автор Мэдди МакЭлхенни
😁Первая система Common-Rail: ACRS
До 2007 года американские производители двигателей единогласно 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 подачи 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.
Введите 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 используется 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.
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 в каталитической камере SCR превращается в аммиак. 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)9.0013 и настраивают его на 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 все 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, необходимые 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 вышел в 2010 году. Этот двигатель имеет распределительный вал в блоке для снижения его профиля. 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 высокопроизводительная 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.
Но с автоматическими коробками передач, способными время от времени переключаться на более низкие передачи, которые могут потребоваться на типичных автомагистралях между штатами, и с идеальным сгоранием даже до 900 об/мин, последние грузовики теперь движутся со скоростью 1150 или даже чуть более 1000 об/мин.