Common Rail: что это такое, принцип функционирования

Если вы полагаете, что эволюция автомобильных двигателей зашла в тупик и уже давно не подвергается серьёзным изменениям, то глубоко заблуждаетесь. Типичный пример – массовое внедрение в дизельные силовые агрегаты системы Common Rail. И хотя впервые технология была испробована относительно давно, только сейчас она вышла на промышленный уровень, позволяя уменьшить потребление дизтоплива на 15% и при этом обеспечить прирост мощности мотора на внушительные 40%.

Суть технологии заключается в подаче дизтоплива в форсунки инжекторной системы под высоким давлением (порядка 2500 бар, а модификации последнего поколения преодолели и этот барьер).

Немного истории

Первый работающий прототип топливной системы Common Rail был сконструирован швейцарцем Робертом Хубером в преддверии 70-х годов прошлого столетия. Разработка была улучшена сотрудником цюрихского ФИТ Марко Гансером, но после этого идея почти на полтора десятилетия была предана забвению. И только в середине девяностых двум инженерам японской корпорации Denso, Масахито Мияки и Шохею Ито, удалось внедрить Common Rail в грузовые авто Rising Ranger, после чего патент был продан другим автопроизводителям. Японцы считают себя пионерами в деле массового внедрения технологии, но с этим не согласны в итальянской автомобильной компании Fiat. Представители концерна утверждают, что именно они сумели сконструировать первый автомобиль, силовой агрегат которого был наделён технологией прямого впрыска, и сделали это раньше Denso, в 1987 году. Другое дело, что в те времена финансовое состояние Fiat было крайне нестабильным, и денег на дальнейшее усовершенствование технологии не нашлось. Поэтому фиатовцам пришлось продать патент на инновационную технологию впрыска немцам из Bosch в 1993 году. И именно им удалось довести проект до стадии массового внедрения.

Так что в Fiat этот вынужденный шаг сегодня считают большой ошибкой. Но именно в Италии в 1997 году была представлена первая серийная модель автомобиля с прямым впрыском дизтоплива. Это была Alfa Romeo 156 с силовым агрегатом 1.9 JTD (усовершенствованная технология второй генерации с многоточечным впрыском).

Немцы же внедрили Common Rail чуть позже, но зато Mercedes-Benz C 220 продавался куда активнее Alfa Romeo.

Сегодня технология Common Rail вышла далеко за рамки автомобильных двигателей – такие силовые установки активно используют в судостроении, энергетике, на железнодорожном транспорте.

Принцип функционирования Common Rail

Дословный перевод термина – «общая магистраль», но технически более грамотно говорить об общей рампе, в расширенной трактовке Common Rail можно охарактеризовать как обеспечение подачи дизтоплива в форсунки под одинаковым давлением.

Конструкция системы является двухконтурной – сначала топливо подаётся с относительно невысоким давлением до ТНВД (не более 6 бар), после чего оно нагнетается до значений 1300-2500 бар и подаётся до форсунок.

Технически это реализуется по-разному. ТН, расположенный в баке (в некоторых конструкциях – в задней части ТНВД), подает солярку к насосу высокого давления, минуя фильтр и подогреватель горючего. Последний приводится в движение мотором (приводом может быть непосредственно распредвал или ременная передача), и нагнетает дизтопливо под высоким давлением дальше по контуру в рейку. Поскольку рампа оснащается трубками одинаковой длины, на конце которых устанавливаются форсунки, это позволяет распределять давление на одинаковом уровне. Регулятор давления сбрасывает излишки топлива через контур охладителя в бак. Присутствует и датчик давления, передающий показания в ЭБУ, на основании этих данных и осуществляется управление работой системы.

Клапан сброса давления может располагаться непосредственно на трампе или на корпусе ТНВД – подобная схема реализована в системах от Siemens.

Топливные системы Common Rail классифицируются по типу управления давлением на следующие разновидности:

• посредством дозирующего клапана, монтируемого на контуре низкого давления. ЭБУ мотора в зависимости от показаний датчика изменяет сигнал скважности, тем самым подавая на форсунки необходимое количество горючего;
• посредством регулятора давления, устанавливаемого в контуре ВД. Для сброса давления излишки топлива направляются в бак по обратной магистрали;
• комбинированный способ, когда в системе впрыска устанавливается и клапан, и регулятор. Такая схема более сложная, но обеспечивает лучшую и более точную дозировку.

Отметим, что дозирующий клапан также может иметь разное исполнение. В одном случае подаваемый управляющий сигнал пропорционален давлению, а в другом – обратно пропорционален, и эти нюансы нужно знать при проведении диагностики топливной системы.

Узнать о наличии системы впрыска горючего Common Rail на дизеле можно по наличию аккумулятора давления. Сама рампа может иметь разное исполнение и форму – цилиндрическую или похожую на сферическую, литую или кованую. Клапана сброса топлива бывают механическими, но чаще встречаются с электронным управлением. В силовых агрегатах V-образного типа обычно используются 2 или более рейки на блок, практикуется установка на одной рампе регулятора давления, а на второй – датчика. Существуют конструкции с третьей рейкой, которая распределяет топливо на две другие. Конструкция рампы должна обеспечивать поддержку высокого давления неразрушающего действия в контуре и равномерное распределение горючего по форсункам.

В системе впрыска ВД Common Rail задействованы форсунки определённого устройства. Вначале это были форсунки, оснащаемые клапаном соленоидного типа с электрическим управлением иглой в распылителе. Затем, по мере роста рабочего давления, появились форсунки с пъезоэлементами, но в последнее время соленоидный принцип реанимируется, поскольку удалось существенно сократить время реакции на команды, поступающие с ЭБУ мотора, при этом такая конструкция проще, дешевле и легче поддаётся ремонту.

На каких моделях используется система

Если говорить о перспективах впрыска солярки под высоким давлением, то они достаточно радужные – практически у всех автопроизводителей имеются дизели, оснащённые одной из 4 разновидностей Common Rail (Bosh, Denso, Delphi, Siemens).

Правда, сегодня последний тип позиционируется под брендом Continental. Но автопроизводители стараются идентифицировать такие системы или их компоненты под собственными наименованиями (в целях маркетинга, разумеется):

• у BMW это двигатели с символом D.
• в Land Rover Freelander они обозначаются как TD
• Scania использует термин XPI (это совместная разработка с компанией Cummins).
• Daimler именует свои силовые агрегаты CDI.
• Chrysler и Jeep такие же системы обозначают как CRD.
• название JTD (MultiJet, TTiD, Quadra-Jet) используют Fiat, Lancia и Alfa Romeo (это Fiatовская разработка).
• фордовцы обозначают такие моторы аббревиатурой TDCi.
• у Honda встречается обозначение i-CTDi.
• General Motors поставляет системы CDTi для Opel, DTi для Isuzu, VCDi для Chevrolet.
• Обозначение CRDi встречается у Kia и Hyundai.
• Mazda использует аббревиатуру CiTD.
• Mitsubishi применяет обозначение DI-D.
• у Nissan система Common Rail обозначается как dCi.
• концерн PSA использует термины HDI/HDi.
• французы из Renault используют обозначение dCi.
• у Subaru Legacy такие дизели имеют приставку TD.
• Toyota использует аббревиатуру D-4D.
• Volkswagen (заодно и Skoda) обозначает дизеля с впрыском под давлением как TDI.
• у Volvo можно встретить обозначения D3/D4/D

Впрочем, запомнить все эти аббревиатуры – удовольствие сомнительное, тем более, что каждый год в этом списке случаются изменения.

Надеемся, что вы поняли, как работает система Common Rail. И если в будущем планируете приобрести новое авто, то эта информация поможет вам сделать более осознанный выбор.