20 років Common Rail для дизелів II: Alfa Romeo була першою
Продовження: Важкий шлях дизайнерів по впровадженню нової технології.
Вони основа всього Fiat і Bosch
Незабаром після того, як в 1986 році Fiat представив Croma з прямим уприскуванням, аналогічна система була представлена Rover, який створив її спільно з британськими фахівцями з Perkins. Він буде використовуватися пізніше для моделей Honda. Тільки в 1988 році у VW Group з'явився перший дизельний двигун з безпосереднім уприскуванням, який також використовував розподільний насос Bosch. Так, саме VW грає роль масового інжектора для безпосереднього вприскування в дизельних автомобілях. Однак VW настільки захоплений своїми двигунами TDI, що пропускає революцію кінця 20 століття. Отже, повертаємося до початку історії, щоб знову зустрітися з інженерами Fiat і Bosch. На цей раз мова йде не про співпрацю.
Вищезгаданим Centro Ricerce Fiat і Magnetti Marelli все ж таки вдалося побудувати функціональну систему, в якій процес створення тиску відділений один від одного. Це дозволяє уникнути перепадів тиску та досягнення максимального тиску на високих швидкостях. Для цього роторний насос заповнює паливну рампу з товстостінної сталі. Пряме впорскування здійснюється за допомогою форсунок з електромагнітним керуванням. Перші прототипи були створені в 1991 році, а через три роки технологія була продана компанії Bosch, яка її допрацювала. Система, розроблена таким чином Fiat та доопрацьована Bosch, з'явилася в 1997 році в Alfa Romeo 156 2.4 JTD та Mercedes-Benz E220 d. При цьому максимальний тиск упорскування 1360 бар, як і раніше, не перевищує тиску деяких із попередніх систем (використовуються Opel Vectra і Audi A6 2.5 TDI з 1996 року і BMW 320d від 1998 року насос VP 44 для прямого впорскування досягає тиску в діапазоні 1500 – 1750) , але контроль процесів та ефективність знаходяться на значно вищому рівні.
Його найбільшою перевагою є збереження постійного високого тиску в рампі, що дозволяє точно контролювати упорскування, яке, у свою чергу, тепер можна виробляти порціями - що дуже важливо для суміші дизельного двигуна. Таким чином, тиск не залежить від швидкості, якість процесу згоряння значно підвищується, а отже, скорочується витрата палива та викиди. З розвитком системи електромагнітні форсунки будуть замінені більш точними п'єзоінжекторами, що дозволяють в останніх поколіннях дизелів використовувати велику кількість короткострокових упорскування та тиску до 2500 бар для легкових автомобілів та до 3000 бар для вантажівок та автобусів.
Родові сутички з Common Rail
Звичайно, навіть інженери Fiat не починають свою роботу наосліп. Проте, у них є доступ до роботи як Віккерса, який створив аналогічну механічну систему багато років тому, так і Швейцарського федерального технологічного інституту ETH, і, зокрема, команди Роберта Хуберта, який в 60-х роках створив успішну прототип дизельного двигуна з системою Common Rail і електронним управлінням. Звичайно, рудиментарні електронні пристрої тих років дозволяли працювати в лабораторії тільки прототипам, але в 1983 році Марко Ганцер з ETH запатентував «систему зарядки акумуляторів з електронним управлінням» для дизельних автомобілів. Фактично, це перша багатообіцяюча розробка подібної системи. Адже проблема не в ідеї, а в її реалізації, і саме інженерам Fiat і Bosch вдається розібратися з усіма проблемами, пов'язаними з притаманними цій технології витоками високого тиску, створенням адекватних форсунок і Інший. Маловідомий факт, що, хоча виробники автомобілів в Японії відстають в розробці дизельних двигунів, насправді першим автомобілем, що використовують систему уприскування Common Rail, була вантажівка Hino з двигуном J08C і системою впорскування Denso, який є результатом роботи команд Д-р Шоней Іто і Масахико Маяки. Не менш цікавим є той факт, що в 80-і роки інженери східнонімецької IFA успішно розробили подібну систему для своїх вантажівок.
На жаль, фінансові проблеми Fiat наприкінці 90-х змусили його продати свою золоту курку Bosch. Зрештою, саме компанія Bosch займається розробкою цієї технології, і сьогодні вона є безперечним лідером у виробництві цих систем. Насправді виробників цієї техніки поки що небагато – крім Bosch це Denso, Delphi та Siemens. Під капотом і в яку машину ви не подивилися б, ви знайдете щось подібне. Незабаром після того, як система Common Rail продемонструвала свої переваги перед рештою, її представили французькі виробники PSA. Вони вже впровадили пряме впорскування, але без системи Common Rail VW продовжує шукати способи створення ефективної системи, яка не використовує патенти Common Rail, і в 2000 році представила більш поширену систему форсунок для вантажних насосів. Адже 2009 року VW теж не здавався і не заміняв його на common rail.
Виробники вантажівок представили його пізніше – лише кілька років тому їх двигуни також оснащувалися насос-форсункою або так званим насос-патрубком-форсункою з окремими насосними елементами та дуже короткою трубкою високого тиску. На виставці в Токіо компанія Quon продемонструвала ще одне цікаве рішення – технологію насос-форсунка, яка, проте, живиться від загальної тонкостінної рейки з нижчим тиском. Останній грає роль проміжного балансувального вузла.
На додаток до всього вищесказаного, система Common Rail принципово відрізняється від систем з форкамерно уприскуванням в тому, що вона заснована на кінетичної енергії, створюваної насосом для точного впорскування палива. Таким чином, відпадає необхідність в такому високому ступені стиснення, а також у високому рівні турбулентності, який кращий для дизелів з форкамерою і який інтенсивно створюється в дизелях з вихровий камерою. Система Common Rail разом з розвитком технологій електронного урядування та турбокомпресорів створили передумови для дизельної революції, і без неї сьогодні у бензинових двигунів не було б шансів. До речі, остання теж отримала аналогічну систему наповнення, тільки на менший порядок. Але це вже інша історія.
Так, система Common Rail дорога і складна, але в даний час альтернативи дизелів немає. Виробникам також вдалося створити більш дешеві варіанти з меншим тиском для бюджетних автомобілів, наприклад, для Індії, де поважають дизельне паливо. Після останніх скандалів у всіх земних несправності звинувачували дизель, але, як показують недавні випробування АПП, його очищення цілком можлива. У будь-якому випадку попереду чекають цікаві часи.
Текст: Георгій Колев
