Common Rail: як система загальної магістралі змінила дизельні двигуни

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Common Rail (англ. «загальна магістраль») - система живлення дизеля, в якій ПНВТ підтримує високий тиск палива в спільній для всіх форсунок акумуляторній магістралі (рейці), а електронний блок керування відкриває форсунки в потрібний момент і на потрібний час. Завдяки тому, що тиск не залежить від обертів двигуна, а впорскуванням керує електроніка, дизелі з Common Rail стали економічнішими, тихішими і чистішими. На легкових автомобілях система з'явилася наприкінці 1990-х років і стала стандартом для сучасних дизелів.

Конкуренція бензинових і дизельних двигунів

Наприкінці XX століття конкуренція між бензиновими і дизельними двигунами помітно загострилася. Розробники бензинових моторів досягли значних результатів, випустивши на ринок двигуни з безпосереднім впорскуванням бензину в камеру згоряння, економічність яких наблизилася до дизельної. Відповіддю дизелебудівників стала система Common Rail: її розробили в концерні Fiat, а до серійного виробництва довела компанія Bosch, яка тісно співпрацювала з європейськими і японськими розробниками легких дизелів.

Що змінилося порівняно з традиційною системою

Назва Common Rail підкреслює різницю між старими і новими способами подачі палива. По-перше, за основу взяли двигун з безпосереднім впорскуванням як економічніший, позбавивши його «старих хвороб» - жорсткої роботи, підвищених вібрацій і шуму. По-друге, з'явився електронний блок керування, програми якого якісно покращили роботу всієї системи живлення. І нарешті, змінився сам принцип її роботи.

У традиційних системах ПНВТ для кожного впорскування мав підняти тиск у відповідному паливопроводі та форсунці. Оскільки подача насоса пов'язана з частотою обертання колінчастого вала, на різних режимах результат був далеким від оптимального. Неідеальною була і робота форсунки: її голка відкривалася під дією хвилі тиску в паливопроводі, а закривалася пружиною.

Як працює Common Rail

У системі Common Rail паливо постійно перебуває під високим тиском у спільній для всіх форсунок магістралі. Блок керування підтримує в ній потрібний тиск незалежно від обертів і навантаження двигуна, змінюючи подачу насоса. У перших легкових дизелях, наприклад Peugeot, тиск становив близько 1350 бар; у сучасних системах він значно вищий. Магістраль оснащена датчиком тиску і клапаном регулювання (обмеження) тиску, через який надлишок палива повертається в бак.

Форсунки також суттєво змінилися: вони оснащені електромагнітними, а в частини двигунів (зокрема Mercedes-Benz) - п'єзоелектричними клапанами і керуються за гнучким алгоритмом відповідно до режиму роботи дизеля. Високий тиск впорскування доступний уже на найменших обертах колінчастого вала. Завдяки цьому та електронному керуванню суміш у циліндрах готується значно краще, що зменшує витрату палива і токсичність відпрацьованих газів. Електроніка регулює момент впорскування, кількість палива і закон його подачі, тому на кожному режимі досягається оптимальний результат.

Менше шуму: пілотне впорскування

Робота насоса з різною продуктивністю - малою на низьких обертах і високою на великих - вплинула і на рівень шуму. За даними джерела, перехід на Common Rail дозволив знизити його приблизно на 10%. Концерни PSA і DaimlerChrysler пішли далі, застосувавши пілотне впорскування: за частки секунди до основної порції в циліндр подається невелика кількість палива. Паливо займається швидше, тиск і температура зростають плавніше, тому двигун працює м'якше і тихіше.

Результати впровадження

Наприкінці 1990-х - на початку 2000-х років DaimlerChrysler, Fiat, PSA, Toyota, General Motors та інші виробники почали випускати дизелі з Common Rail. За даними джерела, витрату палива вдалося знизити на 10-15%, а потужність збільшити на 40% за суттєвого зменшення шкідливих викидів. Ці показники підвищили конкурентоспроможність дизельних автомобілів порівняно з бензиновими.