Сегодня есть два основных вида систем впрыска дизельного топлива в мотор: Common Rail – общая рейка и Pumpe-Duse – насос-форсунка. Часто клиенты задают вопрос, а что лучше и какие преимущества есть у той или иной системы. Давайте разберемся.
Система впрыска Common Rail (CR)
Принцип работы системы Common Rail: подача топлива от аккумулятора давления – топливной рампы (common rail – общая рампа). Система впрыска изначально разработана специалистами фирмы Bosch.
Преимущества данной системы:
- снижение расхода,
- уменьшение токсичности,
- снижение уровня шума.
В данной системе дизельное топливо подается сразу в камеру сгорания. Систему Common Rail составляют: насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливная рампа и форсунки.
Схема системы впрыска Common Rail
ТНВД (топливный насос высокого давления) создает давление и накапливает его в топливной рампе.
Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, идущее к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан соединен с ТНВД.
В зависимости от нагрузки, регулятор давления создает необходимое давление в системе.
Функции топливной рейки: набор топлива и поддержание его под высоким давлением, сглаживание колебаний, возникших из-за пульсации подачи от ТНВД, распределение топлива по форсункам.
Форсунка осуществляет впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. Различают электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.
Электрогидравлическая форсунка работает, благодаря электромагнитному клапану. А пьезофорсунка – благодаря пьезокристаллам, и скорость работы данной форсунки значительно выше.
В системе Common Rail различают несколько видов впрыска, все вместе они предназначены для улучшения эффективности системы и ее экологичности.
Предварительный впрыск небольшого количества дизеля повышает температуру и давление в камере сгорания, что способствует воспламенению основного заряда, снижению шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя имеет место:
- два предварительных впрыска - на холостом ходу;
- один предварительный впрыск - при повышении нагрузки;
- предварительный впрыск не производится - при полной нагрузке.
Основной впрыск обеспечивает работу двигателя.
Дополнительный впрыск увеличивает температуру отработавших газов для сгорания сажи в сажевом фильтре (это и есть процесс регенерации сажевого фильтра).
Системы Common Rail претерпели основные изменения за последние 15 лет в первую очередь за счет увеличения давления впрыска:
- первое поколение – 140 МПа, с 1999 года;
- второе поколение – 160 МПа, с 2001 года;
- третье поколение – 180 МПа, с 2005 года;
- четвертое поколение – 220 МПа, с 2009 года.
Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно направить в цилиндр за тот же отрезок времени и, соответственно, можно получить больше мощности при прежней массе, что значительно лучше сказывается не только на динамике, но и на расходе топлива.
В отличие от системы Common Rail, в системе с насос-форсункой (Pumpe-Duse – PD) для каждого цилиндра формируется свое давление. Процесс имеет место в плунжерном насосе, поршень которого приводится в действие кулачками на распределительном валу и коромысле.
Повышение давления для равномерной работы системы в пространстве под поршнем регулируется электромагнитным клапаном или клапанами пьезо-привода. Пьезосиловой привод работает в три раза быстрее, чем магнитная пластина. Например, VW Passat 2.0 TDI, 2005 года (125 кВт/170 л.с.) имел систему впрыскивания насос-форсунками с пьезоэлектрическими клапанами, которые набирали давление до 220 МПа.
Давление в системе с насос-форсункой и давление впрыска набираются с помощью кулачков распределительного вала, энергия привода применяется только к области впрыска. Именно из-за конструктивных особенностей, насос-форсунка выносливее, чем Common-Rail (у нее нет насоса высокого давления и рампы), так что выход из строя системы с насос-форсункой не обязательно приводит к остановке двигателя.
Преимущества
Дизельный двигатель с насос-форсунками обеспечивает наиболее равномерную полку крутящего момента.
Плунжер PD позволяет почти всеяден (бензин, спирт, этанол, LPG, биотопливо и т.д.).
Недостатки
Система имеет мертвую точку, что все же не может обеспечить 100% равномерную работу насос-форсунок.
Система требует достаточно больших затрат на обслуживание, так как она содержит сложный насос для каждого цилиндра.
Поскольку момент впрыска и его количества не могут быть изменены постепенно, этот процесс считается ограниченным. Кроме того, невозможно быстро изменить температуру выхлопных газов. А это как раз необходимо для соблюдения норм EURO 4 и выше.
Сегодня моторы с насос-форсунками и с общей рампой заполонили рынок. И у тех и у других есть свои преимущества, что выбрать – дело каждого. Важно лишь знать, как ухаживать и на что обращать внимание.