20 let Common Rail za dizelske motorje II: Alfa Romeo je bila prva

Nadaljevanje: Težka pot oblikovalcev pri uvajanju nove tehnologije.

So hrbtenica vsega Fiata in Boscha

Kmalu po tem, ko je Fiat leta 1986 predstavil Cromo z neposrednim vbrizgavanjem, je podoben sistem uvedel Rover, ki ga je ustvaril v sodelovanju z britanskimi strokovnjaki iz Perkinsa. Kasneje se bo uporabljal za modele Honda. Šele leta 1988 je imela skupina VW prvi dizelski motor z neposrednim vbrizgom, ki je uporabljal tudi Boschevo distribucijsko črpalko. Da, VW ima vlogo injektorja mase za neposredno vbrizgavanje v dizelskih vozilih. Vendar je VW tako navdušen nad svojimi motorji TDI, da pogreša revolucijo v poznem 20. stoletju. Torej, nazaj na začetek zgodbe, da se spet srečamo z inženirji v Fiatu in Boschu. Tokrat ne gre za sodelovanje.

Zgoraj omenjenemu Centro Ricerce Fiat in Magnetti Marelli je vseeno uspelo zgraditi funkcionalen sistem, v katerem je proces ustvarjanja tlaka ločen drug od drugega. S tem se izognete padcem tlaka in dosežete največji tlak pri visokih hitrostih. Da bi to naredili, rotacijska črpalka napolni jekleno vodilo za gorivo z debelimi stenami. Neposredno vbrizgavanje se izvaja z elektromagnetno krmiljenimi injektorji. Prvi prototipi so nastali leta 1991, tri leta pozneje pa so tehnologijo prodali Boschu, ki jo je razvil naprej. Sistem, ki ga je na ta način razvil Fiat in dodelal Bosch, se je pojavil leta 1997 v Alfa Romeo 156 2.4 JTD in Mercedes-Benz E220 d. Hkrati največji tlak vbrizgavanja 1360 barov še vedno ne presega tlaka nekaterih predhodnih sistemov (uporabljajo jih Opel Vectra in Audi A6 2.5 TDI iz leta 1996 ter BMW 320d iz 1998, črpalka VP 44 za direktni vbrizg dosega tlak v območju 1500 - 1750 barov), vendar sta nadzor in učinkovitost procesa na veliko višji ravni.

Njegova največja prednost je, da vzdržuje konstanten visok tlak v vodi, kar omogoča natančno kontrolo vbrizga, ki se sedaj lahko dobavlja v serijah - kar je zelo pomembno za mešanico v dizelskem motorju. Tako je tlak neodvisen od hitrosti, kakovost zgorevalnega procesa je bistveno izboljšana, kar pomeni zmanjšanje porabe goriva in emisij. Z razvojem sistema bodo elektromagnetne injektorje nadomestili natančnejši piezo injektorji, ki bodo v zadnjem času omogočali uporabo velikega števila kratkotrajnih vbrizgov in pritiskov do 2500 barov za osebna vozila in do 3000 barov za tovorna vozila in avtobuse. generacije dizelskih motorjev.

Delovne bolečine s Common Rail

Seveda niti Fiatovi inženirji ne začnejo slepo. Imajo pa dostop do dela tako Vickersa, ki je podoben mehanski sistem ustvaril že pred mnogimi leti, kot švicarskega Zveznega inštituta za tehnologijo ETH in zlasti ekipe Roberta Huberta, ki je v 60. letih ustvaril uspešen prototip dizelskega motorja. s sistemom Common Rail in elektronskim krmiljenjem. Seveda so osnovne elektronske naprave tistih let v laboratoriju omogočale delo samo prototipom, toda Marko Ganzer iz ETH je leta 1983 patentiral "elektronsko nadzorovan sistem za polnjenje baterij" za dizelske avtomobile. Pravzaprav je to prvi obetaven razvoj takšnega sistema. Navsezadnje težava ni v ideji, temveč v njeni izvedbi in inženirji Fiata in Boscha se uspejo spoprijeti z vsemi težavami, povezanimi z visokotlačnimi puščanji, ki so značilne za to tehnologijo, ustvarjanjem ustreznih injektorjev in drugimi. Malo znano dejstvo je, da medtem ko japonski proizvajalci avtomobilov zaostajajo pri razvoju dizelskih motorjev, je bilo dejansko prvo vozilo, ki je uporabljalo sistem vbrizga Common Rail, tovornjak Hino z motorjem J08C in sistemom vbrizga Denso, kar je rezultat dela skupin dr. Shonei Ito in Svetilniki Masahiko. Prav tako zanimivo je dejstvo, da so v osemdesetih letih inženirji vzhodnonemške IFA uspešno razvili podoben sistem za svoja tovorna vozila.

Na žalost so ga Fiatove finančne težave v poznih 90. letih prisilile, da je svojega zlatega piščanca prodal Boschu. Navsezadnje je to tehnologijo razvil Bosch, ki je danes nesporno vodilni v proizvodnji teh sistemov. Pravzaprav je proizvajalcev te opreme še malo - poleg Boscha so to še Denso, Delphi in Siemens. Pod pokrovom motorja in v katerem koli avtomobilu pogledate, boste našli nekaj podobnega. Kmalu po tem, ko je sistem Common Rail dokazal svoje prednosti pred vsem ostalim, ga je predstavil francoski proizvajalec PSA. Takrat so proizvajalci, kot sta Mazda in Nissan, že uvedli neposredno vbrizgavanje, vendar brez sistema skupnega voda, VW še naprej išče načine za ustvarjanje učinkovitega sistema, ki ne uporablja patentov skupnega voda, in uvedel pogostejši sistem injektorjev za tovorne črpalke leta 2000. Leta 2009 se namreč tudi VW ni vdal in ga ni nadomestil s skupnim vodom.

Proizvajalci tovornih vozil so jo uvedli kasneje - šele pred nekaj leti so bili njihovi motorji opremljeni tudi s črpalko-injektorjem ali tako imenovanim pump-pipe-injektorjem z ločenimi črpalnimi elementi in zelo kratko visokotlačno cevjo. Na sejmu v Tokiu je Quon pokazal še eno zanimivo rešitev - tehnologijo črpalka-injektor, ki pa se napaja iz skupnega tankostenskega vodila z nižjim tlakom. Slednji igra vlogo vmesnega izravnalnega vozlišča.

Poleg vsega naštetega se sistem Common Rail bistveno razlikuje od sistemov pred vbrizgom, saj temelji na kinetični energiji, ki jo črpalka ustvari za natančno vbrizgavanje goriva. To odpravlja potrebo po tako visokem kompresijskem razmerju kot tudi visoki stopnji turbulence, ki je zaželena pri dizelskih motorjih s predkomoro in ki se intenzivno ustvarja pri dizelskih motorjih z vrtinčno komoro. Sistem Common Rail je skupaj z razvojem elektronske krmilne tehnologije in turbopolnilnikov ustvaril predpogoje za dizelsko revolucijo in brez nje danes bencinski motorji ne bi imeli možnosti. Mimogrede, tudi slednji je dobil podoben sistem polnjenja, le po manjšem naročilu. Ampak to je že druga zgodba.

Da, sistem Common Rail je drag in zapleten, vendar dizelskim motorjem trenutno ni druge možnosti. Proizvajalci so uspeli ustvariti tudi cenejše in nižje tlačne možnosti za poceni vozila, kot je Indija, kjer dizelsko gorivo spoštujejo. Po zadnjih škandalih so za vse zemeljske napake očitali dizelsko gorivo, a kot kažejo zadnji testi AMS, je njegovo čiščenje povsem mogoče. Vsekakor pa čakajo zanimivi časi.

Besedilo: Georgy Kolev