คุณสมบัติของอุปกรณ์และข้อดีของระบบเชื้อเพลิงคอมมอนเรล

ในรถยนต์สมัยใหม่จะใช้ระบบหัวฉีดน้ำมัน หากก่อนหน้านี้การปรับเปลี่ยนดังกล่าวมีเฉพาะในหน่วยพลังงานดีเซลปัจจุบันเครื่องยนต์เบนซินจำนวนมากได้รับการฉีดประเภทใดประเภทหนึ่ง มีการอธิบายรายละเอียดใน รีวิวอื่น.

ตอนนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาซึ่งใช้ชื่อว่า Common Rail มาดูกันว่ามันมีลักษณะอย่างไรความผิดปกติของมันคืออะไรรวมถึงข้อดีและข้อเสียของมันคืออะไร

ระบบเชื้อเพลิงคอมมอนเรลคืออะไร

พจนานุกรมแปลแนวคิดของคอมมอนเรลว่า "ระบบเชื้อเพลิงสะสม" ความผิดปกติของมันคือน้ำมันดีเซลส่วนหนึ่งถูกนำมาจากแหล่งกักเก็บซึ่งเชื้อเพลิงอยู่ภายใต้แรงดันสูง ทางลาดตั้งอยู่ระหว่างปั๊มฉีดและหัวฉีด การฉีดจะดำเนินการโดยหัวฉีดเปิดวาล์วและเชื้อเพลิงแรงดันจะถูกปล่อยลงในกระบอกสูบ

ระบบเชื้อเพลิงประเภทนี้เป็นก้าวล่าสุดของวิวัฒนาการของระบบส่งกำลังดีเซล เมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซินดีเซลจะประหยัดกว่าเนื่องจากน้ำมันเชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบโดยตรงและไม่เข้าไปในท่อร่วมไอดี และด้วยการปรับเปลี่ยนนี้ประสิทธิภาพของหน่วยพลังงานจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

การฉีดเชื้อเพลิงคอมมอนเรลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของรถได้ 15% ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของโหมดการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในกรณีนี้โดยปกติผลข้างเคียงของความประหยัดของมอเตอร์คือประสิทธิภาพการทำงานลดลง แต่ในกรณีนี้พลังของหน่วยจะเพิ่มขึ้น

เหตุผลนี้อยู่ที่คุณภาพของการจ่ายน้ำมันภายในกระบอกสูบ ทุกคนรู้ดีว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์โดยตรงนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อเพลิงที่เข้ามาไม่มากเท่ากับคุณภาพของการผสมกับอากาศ เนื่องจากในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงานกระบวนการฉีดจะเกิดขึ้นภายในเสี้ยววินาทีจึงจำเป็นที่เชื้อเพลิงจะผสมกับอากาศโดยเร็วที่สุด

การทำให้เป็นละอองเชื้อเพลิงถูกใช้เพื่อเร่งกระบวนการนี้ เนื่องจากเส้นหลังปั๊มเชื้อเพลิงมีแรงดันสูงน้ำมันดีเซลจึงพ่นผ่านหัวฉีดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงเกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งเครื่องยนต์แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นหลายครั้ง

เรื่องราว

การแนะนำการพัฒนานี้เป็นการกระชับมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ อย่างไรก็ตามแนวคิดพื้นฐานดังกล่าวปรากฏในช่วงปลายยุค 60 ของศตวรรษที่แล้ว ต้นแบบได้รับการพัฒนาโดย Robert Huber วิศวกรชาวสวิส

หลังจากนั้นไม่นานความคิดนี้ได้รับการสรุปโดยพนักงานของสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิสมาร์โกแกนเซอร์ การพัฒนานี้ถูกใช้โดยพนักงานของ Denzo และสร้างระบบรางเชื้อเพลิง ความแปลกใหม่ได้รับชื่อคอมมอนเรลที่ไม่ซับซ้อน ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาของปี 1990 การพัฒนาปรากฏในรถยนต์เพื่อการพาณิชย์ที่ใช้มอเตอร์ EDC-U2 รถบรรทุกฮีโน่ (รุ่น Rising Ranger) ได้รับระบบเชื้อเพลิงนี้

ในปีที่ 95 การพัฒนานี้พร้อมให้บริการสำหรับผู้ผลิตรายอื่น วิศวกรของแต่ละแบรนด์ได้ปรับเปลี่ยนระบบและปรับให้เข้ากับคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ของตนเอง อย่างไรก็ตาม Denzo คิดว่าตัวเองเป็นผู้บุกเบิกในการใช้หัวฉีดนี้กับรถยนต์

ความคิดเห็นนี้ถูกโต้แย้งโดยแบรนด์อื่น FIAT ซึ่งจดสิทธิบัตรเครื่องยนต์ดีเซลแบบฉีดตรงต้นแบบ (รุ่น Chroma TDid) ในปี 1987 ในปีเดียวกันพนักงานของอิตาลีเริ่มทำงานเกี่ยวกับการสร้างการฉีดอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีหลักการทำงานคล้ายกันกับรางคอมมอนเรล จริงอยู่ระบบชื่อ UNIJET 1900cc.

รูปแบบการฉีดที่ทันสมัยทำงานบนหลักการเดียวกันกับการออกแบบดั้งเดิมไม่ว่าใครจะเป็นผู้ประดิษฐ์ก็ตาม

ออกแบบ

พิจารณาอุปกรณ์ของการปรับเปลี่ยนระบบเชื้อเพลิงนี้ วงจรแรงดันสูงประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้:

• เส้นที่สามารถทนต่อแรงกดดันได้สูงหลายเท่าของอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์ ทำในรูปแบบของท่อชิ้นเดียวที่เชื่อมต่อองค์ประกอบวงจรทั้งหมด
• ปั๊มฉีดเป็นปั๊มที่สร้างแรงดันที่ต้องการในระบบ (ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ตัวบ่งชี้นี้อาจมากกว่า 200 MPa) กลไกนี้มีโครงสร้างที่ซับซ้อน ในการออกแบบที่ทันสมัยการทำงานของมันขึ้นอยู่กับคู่ลูกสูบ มีการอธิบายรายละเอียดใน รีวิวอื่น... นอกจากนี้ยังมีการอธิบายอุปกรณ์และหลักการทำงานของปั๊มเชื้อเพลิง แยกต่างหาก.
• รางเชื้อเพลิง (รางหรือแบตเตอรี่) เป็นอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กที่มีผนังหนาซึ่งเชื้อเพลิงสะสมอยู่ หัวฉีดพร้อมเครื่องพ่นสารเคมีและอุปกรณ์อื่น ๆ เชื่อมต่อโดยใช้สายน้ำมันเชื้อเพลิง ฟังก์ชันเพิ่มเติมของทางลาดคือการลดความผันผวนของเชื้อเพลิงที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของปั๊ม
• เซ็นเซอร์แรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงและตัวควบคุม องค์ประกอบเหล่านี้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมและรักษาความดันที่ต้องการในระบบได้ เนื่องจากปั๊มทำงานตลอดเวลาในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงานปั๊มจึงจะสูบน้ำมันดีเซลเข้าสู่ท่ออย่างต่อเนื่อง เพื่อป้องกันไม่ให้ระเบิดตัวควบคุมจะปล่อยสื่อการทำงานส่วนเกินลงในสายส่งกลับซึ่งเชื่อมต่อกับถัง สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการทำงานของตัวควบคุมแรงดันโปรดดู ที่นี่.
• หัวฉีดจ่ายเชื้อเพลิงส่วนที่ต้องการให้กับกระบอกสูบของหน่วย นักพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลตัดสินใจที่จะวางองค์ประกอบเหล่านี้ไว้ในฝาสูบโดยตรง แนวทางที่สร้างสรรค์นี้ช่วยให้สามารถแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนหลายอย่างพร้อมกันได้ ประการแรกมันช่วยลดการสูญเสียน้ำมันเชื้อเพลิง: ในท่อร่วมไอดีของระบบหัวฉีดหลายจุดเชื้อเพลิงส่วนเล็ก ๆ ยังคงอยู่บนผนังท่อร่วม ประการที่สองเครื่องยนต์ดีเซลไม่ได้จุดระเบิดจากปลั๊กเรืองแสงและไม่ได้มาจากประกายไฟเช่นเดียวกับในเครื่องยนต์เบนซิน - หมายเลขออกเทนไม่อนุญาตให้ใช้การจุดระเบิดดังกล่าว (เลขออกเทนคืออะไรอ่าน ที่นี่). ลูกสูบอัดอากาศอย่างแรงเมื่อจังหวะการบีบอัด (วาล์วทั้งสองปิด) ทำให้อุณหภูมิของตัวกลางสูงขึ้นหลายร้อยองศา ทันทีที่หัวฉีดทำให้เชื้อเพลิงเป็นอะตอมหัวฉีดจะติดไฟได้เองจากอุณหภูมิสูง เนื่องจากกระบวนการนี้ต้องการความแม่นยำที่สมบูรณ์แบบอุปกรณ์จึงติดตั้งวาล์วขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า พวกมันถูกกระตุ้นโดยสัญญาณจาก ECU
• เซนเซอร์ตรวจสอบการทำงานของระบบและส่งสัญญาณที่เหมาะสมไปยังชุดควบคุม
• องค์ประกอบกลางในคอมมอนเรลคือ ECU ซึ่งซิงโครไนซ์กับสมองของระบบออนบอร์ดทั้งหมด ในรถยนต์บางรุ่นจะรวมอยู่ในชุดควบคุมหลัก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถบันทึกไม่เพียง แต่ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่น ๆ ของรถด้วยเนื่องจากมีการคำนวณปริมาณอากาศและเชื้อเพลิงตลอดจนช่วงเวลาของการฉีดพ่นอย่างแม่นยำมากขึ้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการตั้งโปรแกรมจากโรงงาน ทันทีที่ ECU ได้รับข้อมูลที่จำเป็นจากเซ็นเซอร์อัลกอริทึมที่ระบุจะเปิดใช้งานและแอคชูเอเตอร์ทั้งหมดจะรับคำสั่งที่เหมาะสม
• ระบบเชื้อเพลิงใด ๆ มีตัวกรองอยู่ในสายการผลิต ติดตั้งอยู่ด้านหน้าปั๊มเชื้อเพลิง

เครื่องยนต์ดีเซลที่ติดตั้งระบบเชื้อเพลิงประเภทนี้ทำงานตามหลักการพิเศษ ในรุ่นคลาสสิกส่วนเชื้อเพลิงทั้งหมดจะถูกฉีดเข้าไป การมีตัวสะสมเชื้อเพลิงทำให้สามารถกระจายส่วนหนึ่งออกเป็นหลายส่วนในขณะที่มอเตอร์กำลังทำงานหนึ่งรอบ เทคนิคนี้เรียกว่าการฉีดหลายครั้ง

สาระสำคัญของมันเดือดลงไปถึงความจริงที่ว่าก่อนที่จะจ่ายน้ำมันดีเซลเป็นหลักจะมีการฉีดเบื้องต้นซึ่งจะทำให้ห้องทำงานร้อนขึ้นและยังเพิ่มแรงดันในนั้นด้วย เมื่อฉีดพ่นเชื้อเพลิงที่เหลือจะจุดระเบิดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นทำให้ ICE คอมมอนเรลมีแรงบิดสูงแม้ว่า RPM จะต่ำก็ตาม

ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานเชื้อเพลิงส่วนหนึ่งจะถูกจ่ายครั้งหรือสองครั้ง เมื่อเครื่องยนต์ไม่ทำงานกระบอกสูบจะอุ่นขึ้นด้วยการฉีดพรีอินเจคชั่นคู่ เมื่อภาระเพิ่มขึ้นจะทำการฉีดล่วงหน้าหนึ่งครั้งซึ่งจะทิ้งเชื้อเพลิงมากขึ้นสำหรับรอบหลัก เมื่อเครื่องยนต์ทำงานที่โหลดสูงสุดจะไม่มีการฉีดล่วงหน้า แต่จะใช้ภาระเชื้อเพลิงทั้งหมด

อนาคต

เป็นที่น่าสังเกตว่าระบบเชื้อเพลิงนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อการบีบอัดของหน่วยกำลังเพิ่มขึ้น วันนี้เจ้าของรถได้รับเสนอ Common Rail รุ่นที่ 4 ในนั้นเชื้อเพลิงอยู่ภายใต้ความดัน 220 MPa การดัดแปลงนี้ได้รับการติดตั้งในรถยนต์ตั้งแต่ปีพ.

สามรุ่นก่อนหน้ามีพารามิเตอร์ความดันดังต่อไปนี้:

1. ตั้งแต่ปี 1999 ความดันรางอยู่ที่ 140MPa
2. ในปี 2001 ตัวเลขนี้เพิ่มขึ้น 20MPa
3. 4 ปีต่อมา (2005) รถยนต์เริ่มติดตั้งระบบเชื้อเพลิงรุ่นที่สามซึ่งสามารถสร้างแรงดันได้ 180 MPa

การเพิ่มขึ้นของความดันในสายทำให้สามารถฉีดน้ำมันดีเซลได้ปริมาณมากขึ้นในช่วงเวลาเดียวกันกับการพัฒนาก่อนหน้านี้ ด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มความตะกละของรถ แต่การเพิ่มขึ้นของกำลังจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ด้วยเหตุนี้โมเดล restyled บางรุ่นจึงได้รับมอเตอร์ที่เหมือนกับรุ่นก่อนหน้า แต่มีพารามิเตอร์ที่เพิ่มขึ้น (อธิบายว่า restyling แตกต่างจากรุ่นถัดไปอย่างไร แยกต่างหาก).

การปรับปรุงประสิทธิภาพของการปรับเปลี่ยนนี้ดำเนินการเนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น สถานการณ์นี้ทำให้เราสามารถสรุปได้ว่ายุคที่สี่ยังไม่ถึงจุดสุดยอดของความสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพของระบบเชื้อเพลิงนั้นไม่เพียงกระตุ้นให้เกิดความปรารถนาของผู้ผลิตรถยนต์ในการตอบสนองความต้องการของผู้ขับขี่รถยนต์ที่ประหยัดเท่านั้น แต่ยังต้องเพิ่มมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมด้วย การดัดแปลงนี้ช่วยให้การเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลดีขึ้นเนื่องจากรถสามารถผ่านการควบคุมคุณภาพก่อนออกจากสายการประกอบ

ข้อดีและข้อเสียของคอมมอนเรล

การปรับเปลี่ยนที่ทันสมัยของระบบนี้ทำให้สามารถเพิ่มกำลังของหน่วยโดยการฉีดพ่นเชื้อเพลิงได้มากขึ้น เนื่องจากในผู้ผลิตรถยนต์สมัยใหม่ติดตั้งเซ็นเซอร์ทุกชนิดจำนวนมากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงเริ่มกำหนดปริมาณน้ำมันดีเซลที่ต้องใช้ในการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในในโหมดเฉพาะได้อย่างแม่นยำมากขึ้น

นี่คือข้อได้เปรียบหลักของคอมมอนเรลในการดัดแปลงรถคลาสสิกด้วยหัวฉีดยูนิต ข้อดีอีกประการหนึ่งของการแก้ปัญหาที่เป็นนวัตกรรมใหม่คือการซ่อมแซมได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีอุปกรณ์ที่ง่ายกว่า

ข้อเสียรวมถึงค่าใช้จ่ายในการติดตั้งที่สูง นอกจากนี้ยังต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพสูงขึ้น ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือหัวฉีดมีการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นดังนั้นจึงมีอายุการใช้งานสั้นลง หากมีข้อใดล้มเหลววาล์วที่อยู่ในนั้นจะเปิดอยู่ตลอดเวลาซึ่งจะทำลายความหนาแน่นของวงจรและระบบจะปิดลง

รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์และวงจรเชื้อเพลิงแรงดันสูงรุ่นต่างๆโปรดดูวิดีโอต่อไปนี้:

หลักการทำงานของส่วนประกอบของวงจรเชื้อเพลิงของระบบคอมมอนเรล ส่วนที่ 2

คำถามและคำตอบ:

แรงกดดันต่อ Common Rail คืออะไร? ในรางเชื้อเพลิง (ท่อสะสม) เชื้อเพลิงจะถูกจ่ายภายใต้แรงดันต่ำ (จากสุญญากาศถึง 6 atm.) และในวงจรที่สองภายใต้แรงดันสูง (1350-2500 บาร์)

อะไรคือความแตกต่างระหว่างคอมมอนเรลและปั๊มเชื้อเพลิง? ในระบบเชื้อเพลิงที่มีปั๊มแรงดันสูง ปั๊มจะจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังหัวฉีดทันที ในระบบคอมมอนเรล เชื้อเพลิงจะถูกสูบเข้าไปในตัวสะสม (ท่อ) และจากนั้นจะกระจายไปยังหัวฉีด

ใครเป็นผู้คิดค้นคอมมอนเรล? ระบบเชื้อเพลิงคอมมอนเรลต้นแบบปรากฏขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ได้รับการพัฒนาโดย Swiss Robert Huber ต่อจากนั้น เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาโดย Marco Ganser