Ужесточение законодательных экологических требований, предъявляемых к
дизелям, заставило моторостроителей разработать новый тип топливоподачи
— common rail — систему впрыска XXI века, все шире завоевывающую
признание.
Популярность применения дизельных легковых автомобилей в Европе
быстро растет. В 2000 году их доля продаж достигла рекордных 32% и
наверняка увеличится в 2001 году.
В конце XX века конкуренция между бензиновыми и дизельными
двигателями заметно обострилась. Создатели бензиновых моторов добились
отличных результатов, выпустив на рынок новейшее поколение двигателей с
непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания. Их экономичность
почти достигла «дизельных» величин… но не тут-то было.
Почти все европейские и японские разработчики легких дизелей, работая
в тесном контакте с фирмой Bosch — мировым лидером в производстве
топливной аппаратуры, подготовили «бомбу»: принципиально новую схему
подачи топлива, дающую дизелю буквально «второе дыхание» и новые силы
для борьбы за существование. Речь идет о системе common rail (в переводе
с английского — общая магистраль).
Название common rail подчеркивает разницу между способами подачи
топлива в старых и новых конструкциях. Во-первых, за основу для
внедрения новой системы был взят двигатель с непосредственным впрыском
топлива как изначально более экономичный и успешно изживающий «старые
болезни» — «жесткость» работы, повышенный уровень вибраций и шумность.
Во-вторых, был создан блок управления, который с помощью своих
многочисленных программ позволил качественно улучшить работу всей
системы питания. И, наконец, был изменен сам принцип работы всей этой
системы.
В обычных системах питания для впрыска каждой порции топлива ТНВД
должен повышать давление в соответствующем топливопроводе и форсунке.
Поскольку производительность насоса зависит от числа оборотов
кулачкового или, что то же самое, коленчатого вала, результат в каждом
конкретном случае получается далеко не оптимальным. Отметим, что также
далека от идеальной и работа форсунки. Ее запорная игла открывается под
действием ударной волны в топливной магистрали, а закрывается под
действием пружины. В новой системе все иначе.
Топливо постоянно находится под высоким давлением в общей для всех
форсунок топливной магистрали (отсюда и название принципа работы common
rail). В ней блок управления дизелем поддерживает, меняя
производительность насоса, давление, к примеру, для дизелей Peugeot на
уровне 1350 бар (для двигателей других фирм давление может несколько
отличаться, но оно всегда превышает 1000 кгс/ кв. см) при различных
режимах работы двигателя, то есть независимо от его оборотов и нагрузки
при любой последовательности впрыска по цилиндрам.
Форсунки также претерпели существенные изменения. Они оснащены
специальными электромагнитными (у дизелей Mercedes-Benz —
пьезоэлектрическими) клапанами и управляются по гибкому алгоритму в
соответствии с конкретными условиями работы дизеля. Высокое давление,
под которым топливо впрыскивается в цилиндр, создается уже при самом
малом числе оборотов коленвала. Благодаря ему, а также электронному
управлению процессом впрыска достигается значительно лучшая подготовка
смеси в цилиндрах, что приводит к уменьшению расхода топлива и снижению
токсичности выхлопных газов. В системе common rail электроника
регулирует момент впрыска, количество впрыскиваемого топлива и сам закон
его подачи. Именно этим и достигается оптимальный на каждом конкретном
режиме работы дизеля результат. Общая магистраль оборудована датчиком
давления и обратным клапаном, перепускающим топливо обратно в бак.
Любопытно, что работа топливного насоса с разной производительностью,
малой при низких оборотах и высокой на больших, сказалась на уровне
шума, производимого дизелем. Замеры показали, что переход на систему
common rail позволил уменьшить его на 10%. Кстати, концерны PSA и
DaimlerChrysler на своих дизелях, оборудованных новой системой
топливоподачи, пошли в отношении снижения шума еще дальше. Их
предложение — переход на так называемый пилотный впрыск. Он происходит
за доли секунды перед впрыском основной порции топлива и нужен для
предварительного разогрева камеры сгорания. В этом случае топливо
быстрее воспламеняется, а давление и температура возрастают не так
быстро, что снижает «жесткость» работы двигателя и его шум.
Концерны DaimlerChrysler, Fiat, PSA, Toyota, General Motors и ряд
других фирм или уже начали выпуск дизелей с топливной системой common
rail, или близки к началу их выпуска. Достигнуты отличные выходные
показатели дизелей нового поколения: расход топлива улучшен не 10-15%,
мощность возросла на 40% и это при существенном снижении выбросов
вредных веществ в атмосферу. Несомненно, новые показатели этих дизелей,
повышают конкурентоспособность последних и делают автомобили с ними
более привлекательными для покупателей по сравнению с машинами, имеющими
бензиновые двигатели.