Common Rail: как система общей магистрали изменила дизельные двигатели

Автор материала: Олег Тимошенко

Common Rail (англ. «общая магистраль») - система питания дизеля, в которой ТНВД поддерживает высокое давление топлива в общей для всех форсунок аккумуляторной магистрали (рампе), а электронный блок управления открывает форсунки в нужный момент и на нужное время. Благодаря тому, что давление не зависит от оборотов двигателя, а впрыском управляет электроника, дизели с Common Rail стали экономичнее, тише и чище. На легковых автомобилях система появилась в конце 1990-х годов и стала стандартом для современных дизелей.

Конкуренция бензиновых и дизельных двигателей

В конце XX века конкуренция между бензиновыми и дизельными двигателями заметно обострилась. Разработчики бензиновых моторов добились значительных результатов, выпустив на рынок двигатели с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, экономичность которых приблизилась к дизельной. Ответом дизелестроителей стала система Common Rail: ее разработали в концерне Fiat, а до серийного производства довела компания Bosch, которая тесно сотрудничала с европейскими и японскими разработчиками легких дизелей.

Что изменилось по сравнению с традиционной системой

Название Common Rail подчеркивает разницу между старыми и новыми способами подачи топлива. Во-первых, за основу взяли двигатель с непосредственным впрыском как более экономичный, избавив его от «старых болезней» - жесткой работы, повышенных вибраций и шума. Во-вторых, появился электронный блок управления, программы которого качественно улучшили работу всей системы питания. И наконец, изменился сам принцип ее работы.

В традиционных системах ТНВД для каждого впрыска должен был поднять давление в соответствующем топливопроводе и форсунке. Поскольку подача насоса связана с частотой вращения коленчатого вала, на разных режимах результат был далек от оптимального. Неидеальной была и работа форсунки: ее игла открывалась под действием волны давления в топливопроводе, а закрывалась пружиной.

Как работает Common Rail

В системе Common Rail топливо постоянно находится под высоким давлением в общей для всех форсунок магистрали. Блок управления поддерживает в ней нужное давление независимо от оборотов и нагрузки двигателя, изменяя подачу насоса. В первых легковых дизелях, например Peugeot, давление составляло около 1350 бар; в современных системах оно значительно выше. Магистраль оснащена датчиком давления и клапаном регулирования (ограничения) давления, через который излишек топлива возвращается в бак.

Форсунки также существенно изменились: они оснащены электромагнитными, а в части двигателей (в частности Mercedes-Benz) - пьезоэлектрическими клапанами и управляются по гибкому алгоритму в соответствии с режимом работы дизеля. Высокое давление впрыска доступно уже на самых малых оборотах коленчатого вала. Благодаря этому и электронному управлению смесь в цилиндрах готовится значительно лучше, что уменьшает расход топлива и токсичность отработавших газов. Электроника регулирует момент впрыска, количество топлива и закон его подачи, поэтому на каждом режиме достигается оптимальный результат.

Меньше шума: пилотный впрыск

Работа насоса с разной производительностью - малой на низких оборотах и высокой на больших - сказалась и на уровне шума. По данным источника, переход на Common Rail позволил снизить его примерно на 10%. Концерны PSA и DaimlerChrysler пошли дальше, применив пилотный впрыск: за доли секунды до основной порции в цилиндр подается небольшое количество топлива. Топливо воспламеняется быстрее, давление и температура растут плавнее, поэтому двигатель работает мягче и тише.

Результаты внедрения

В конце 1990-х - начале 2000-х годов DaimlerChrysler, Fiat, PSA, Toyota, General Motors и другие производители начали выпускать дизели с Common Rail. По данным источника, расход топлива удалось снизить на 10-15%, а мощность увеличить на 40% при существенном уменьшении вредных выбросов. Эти показатели повысили конкурентоспособность дизельных автомобилей по сравнению с бензиновыми.