デバイスの機能とCommonRail燃料システムの利点

現代の車両では、燃料噴射システムが使用されています。 以前のそのような変更がディーゼルパワーユニットのみであった場合、今日、多くのガソリンエンジンは注入のタイプのXNUMXつを受け取ります。 それらはで詳細に説明されています 別のレビュー.

次に、CommonRailという名前の開発に焦点を当てます。 それがどのように見えたか、その特徴は何か、そしてその長所と短所は何かを見てみましょう。

一般的なレール燃料システムとは何ですか

この辞書は、CommonRailの概念を「アキュムレータ燃料システム」として翻訳しています。 その特徴は、ディーゼル燃料の一部が、燃料が高圧下にあるリザーバーから取り出されることです。 ランプはインジェクションポンプとインジェクターの間にあります。 インジェクターがバルブを開くことで噴射が行われ、加圧された燃料がシリンダーに放出されます。

このタイプの燃料システムは、ディーゼルパワートレインの進化における最新のステップです。 ガソリンの対応物と比較して、燃料は吸気マニホールドではなくシリンダーに直接注入されるため、ディーゼルはより経済的です。 そして、この変更により、パワーユニットの効率が大幅に向上します。

一般的なレール燃料噴射は、内部燃焼エンジンの動作モードの設定に応じて、車両の効率を15％向上させました。 この場合、通常、モーターの経済性の副作用はその性能の低下ですが、この場合、逆にユニットの出力が増加します。

この理由は、シリンダー内の燃料分配の品質にあります。 エンジンの効率は、空気との混合の質よりも、入ってくる燃料の量に直接依存することは誰もが知っています。 エンジンが作動している間、噴射プロセスはほんの一瞬で行われるため、燃料はできるだけ早く空気と混合する必要があります。

燃料噴霧は、このプロセスをスピードアップするために使用されます。 燃料ポンプの後ろのラインは高圧であるため、ディーゼル燃料はより効率的にノズルから噴霧されます。 混合気の燃焼はより効率的に行われ、そこからエンジンは数回効率の向上を示します。

ストーリー

この開発の導入は、自動車メーカーの環境基準の厳格化でした。 しかし、基本的な考え方は前世紀の60年代後半に登場しました。 そのプロトタイプは、スイスのエンジニア、ロバート・フーバーによって開発されました。

少し後、このアイデアはスイス連邦工科大学のマルコ・ガンサーの従業員によって完成されました。 この開発はDenzoの従業員によって使用され、レール付きの燃料システムを作成しました。 ノベルティは、単純な名前CommonRailを受け取りました。 1990年代の最後の年に、開発はEDC-U2モーターの商用車に現れました。 日野トラック（ライジングレンジャーモデル）は、そのような燃料システムを受け取りました。

95年目に、この開発は他のメーカーにも利用可能になりました。 各ブランドのエンジニアがシステムを変更し、自社製品の特性に適合させました。 ただし、Denzoは、このインジェクションを車に使用するパイオニアであると考えています。

この意見は、1987年にプロトタイプの直接噴射ディーゼルエンジン（Chroma TDidモデル）の特許を取得した別のブランド、FIATによって争われています。 同じ年に、イタリアの懸念の従業員は、共通のレールでの作業の同様の原則を持っている電子注入の作成に取り組み始めました。 確かに、このシステムはUNIJET1900ccという名前でした。

最新のインジェクションバリアントは、誰が発明者と見なされているかに関係なく、元の設計と同じ原理で機能します。

デザイン

燃料システムのこの変更のデバイスを検討してください。 高圧回路は、次の要素で構成されています。

• エンジンの圧縮比の何倍もの高圧に耐えられるライン。 これは、すべての回路要素が接続されたワンピースチューブの形で作られています。
• インジェクションポンプは、システムに必要な圧力を生成するポンプです（エンジンの動作モードによっては、このインジケーターは200 MPaを超える場合があります）。 このメカニズムは複雑な構造を持っています。 そのモダンなデザインでは、その作業はプランジャーペアに基づいています。 詳細については、 別のレビュー..。 燃料ポンプの装置と動作原理についても説明します 別々に.
• 燃料レール（レールまたはバッテリー）は、燃料が蓄積する小さな厚壁のリザーバーです。 アトマイザーやその他の機器を備えたインジェクターは、燃料ラインを使用して接続されています。 ランプの追加機能は、ポンプの動作中に発生する燃料の変動を減衰させることです。
• 燃圧センサーとレギュレーター。 これらの要素により、システム内の目的の圧力を制御および維持できます。 エンジンが作動している間、ポンプは常に作動しているため、ディーゼル燃料を常にラインに送り込みます。 破裂を防ぐために、レギュレーターは余分な作動媒体をタンクに接続されているリターンラインにダンプします。 圧力レギュレーターの動作の詳細については、を参照してください。 ここで.
• インジェクターは、必要な量の燃料をユニットシリンダーに供給します。 ディーゼルエンジンの開発者は、これらの要素をシリンダーヘッドに直接配置することにしました。 この建設的なアプローチにより、いくつかの困難な問題を同時に解決することが可能になりました。 まず、燃料の損失を最小限に抑えます。マルチポイントインジェクションシステムの吸気マニホールドでは、燃料のごく一部がマニホールドの壁に残ります。 第二に、ディーゼルはガソリンエンジンのようにグロープラグやスパークからではなく点火します-そのオクタン数はそのような点火の使用を許可しません（オクタン数は何ですか、読んでください ここで）。 圧縮ストロークが実行されると（両方のバルブが閉じている）、ピストンが空気を強く圧縮し、媒体の温度を数百度まで上昇させます。 ノズルが燃料を噴霧するとすぐに、高温から自然発火します。 このプロセスには完全な精度が必要なため、デバイスにはソレノイドバルブが装備されています。 これらは、ECUからの信号によってトリガーされます。
• センサーはシステムの動作を監視し、適切な信号を制御ユニットに送信します。
• Common Railの中心的な要素はECUであり、オンボードシステム全体の頭脳と同期しています。 一部の車種では、メインコントロールユニットに統合されています。 電子機器は、エンジンの性能だけでなく、車の他のコンポーネントも記録できるため、空気と燃料の量、および噴霧の瞬間がより正確に計算されます。 電子機器は工場でプログラムされています。 ECUがセンサーから必要な情報を受信するとすぐに、指定されたアルゴリズムがアクティブになり、すべてのアクチュエーターが適切なコマンドを受信します。
• どの燃料システムにも、そのラインにフィルターがあります。 燃料ポンプの前に設置されています。

このタイプの燃料システムを備えたディーゼルエンジンは、特別な原理に従って動作します。 クラシックバージョンでは、燃料部分全体が注入されます。 燃料アキュムレータの存在により、モーターがXNUMXサイクルを実行している間に、XNUMXつの部分を複数の部分に分散させることができます。 この手法は複数注入と呼ばれます。

その本質は、主な量のディーゼル燃料が供給される前に、予備注入が行われるという事実に要約されます。これにより、作業室がさらに加熱され、その中の圧力も上昇します。 残りの燃料を噴霧すると、より効率的に点火し、エンジン回転数が低い場合でもコモンレールICEに高トルクを与えます。

動作モードに応じて、燃料の一部がXNUMX回またはXNUMX回供給されます。 エンジンがアイドリングしているとき、シリンダーはダブルプレインジェクションによってウォームアップされます。 負荷が増加すると、XNUMX回のプレインジェクションが実行され、メインサイクルにより多くの燃料が残ります。 エンジンが最大負荷で動作している場合、プレインジェクションは実行されませんが、燃料負荷全体が使用されます。

開発の展望

この燃料システムは、パワーユニットの圧縮が増加するにつれて改善されたことは注目に値します。 今日、車の所有者には第4世代のCommonRailが提供されています。 その中で、燃料は220MPaの圧力下にあります。 この変更は2009年から車にインストールされています。

前のXNUMX世代には、次の圧力パラメータがありました。

1. 1999年以来、レール圧力は140MPaです。
2. 2001年には、この数値は20MPa増加しました。
3. 4年後（2005年）、自動車は180MPaの圧力を生み出すことができた第XNUMX世代の燃料システムを装備し始めました。

ライン内の圧力を上げると、以前の開発と同じ期間に大量のディーゼル燃料を注入することができます。 したがって、これは車の大食いを増加させますが、パワーの増加も著しく増加します。 このため、一部のリスタイルされたモデルは、前のモデルと同じモーターを受け取りますが、パラメーターが増加しています（スタイル変更が次世代モデルとどのように異なるかについて説明します） 別々に).

より正確な電子機器により、このような変更の効率を改善することができます。 このような状況から、第XNUMX世代はまだ完璧の頂点ではないと結論付けることができます。 しかし、燃料システムの効率の向上は、自動車メーカーが経済的なドライバーのニーズを満たすことを望んでいるだけでなく、主に環境基準を引き上げることによって引き起こされています。 この変更により、ディーゼルエンジンの燃焼が改善され、組み立てラインを離れる前に車が品質管理に合格できるようになります。

一般的なレールの長所と短所

このシステムの最新の変更により、より多くの燃料を噴霧することでユニットの出力を上げることが可能になりました。 現代の自動車メーカーでは、あらゆる種類のセンサーが多数設置されているため、電子機器は、特定のモードで内燃焼エンジンを動作させるために必要なディーゼル燃料の量をより正確に決定し始めました。

これは、ユニットインジェクターを使用した従来の車両改造に対する共通レールの主な利点です。 革新的なソリューションを支持するもうXNUMXつの利点は、デバイスが単純なため、修理が簡単なことです。

欠点には、インストールのコストが高いことが含まれます。 また、より高品質の燃料が必要です。 もうXNUMXつの欠点は、インジェクターの設計がより複雑であるため、寿命が短くなることです。 それらのいずれかが故障した場合、その中のバルブは常に開いており、回路の気密性が失われ、システムがシャットダウンします。

デバイスと高圧燃料回路のさまざまなバージョンの詳細については、次のビデオで説明しています。

一般的なレール燃料回路コンポーネントの動作原理。 パート2

質問と回答：

コモンレールへの圧力は何ですか？ 燃料レール（アキュムレータチューブ）では、燃料は低圧（真空から6気圧）で供給され、1350番目の回路では高圧（2500〜XNUMXバール）で供給されます。

コモンレールと燃料ポンプの違いは何ですか？ 高圧ポンプを備えた燃料システムでは、ポンプはすぐに燃料をインジェクターに分配します。 コモンレールシステムでは、燃料はアキュムレータ（チューブ）にポンプで送られ、そこからインジェクターに分配されます。

コモンレールを発明したのは誰ですか？ プロトタイプのコモンレール燃料システムは、1960年代後半に登場しました。 スイスのロベルトフーバーによって開発されました。 その後、この技術はマルコ・ガンサーによって開発されました。