Wysokociśnieniowa pompa paliwowa- dostarcza paliwo do wspólnego przewodu paliwowego, które jest wtryskiwane bezpośrednio do cylindra poprzez sterowanie wtryskiwaczem paliwa. Wysokociśnieniowy- Common Rail całkowicie oddziela proces wtrysku od wytwarzania ciśnienia oleju, zapewniając, że prędkość obrotowa silnika nie ma wpływu na ciśnienie zasilania paliwem.
Zalety
Ciśnienie wtrysku paliwa w-wysokociśnieniowym układzie Common Rail można elastycznie regulować. Można określić optymalne ciśnienie wtrysku wymagane dla różnych warunków pracy, optymalizując w ten sposób wszechstronną wydajność silnika wysokoprężnego.
2. Potrafi samodzielnie i elastycznie sterować czasem wtrysku paliwa. W połączeniu z wysokim ciśnieniem wtrysku (120 MPa do 200 MPa) może jednocześnie kontrolować NOx i cząstki stałe (PM) w stosunkowo małym zakresie, aby spełnić wymagania dotyczące emisji.
3. Elastyczna kontrola zmian szybkości wtrysku paliwa pozwala uzyskać idealny wzór wtrysku paliwa, co ułatwia wdrożenie-wtrysku wstępnego i wtrysku wielokrotnego. To nie tylko zmniejsza NOx w silnikach wysokoprężnych, ale także zapewnia doskonałą wydajność mocy i oszczędność.
4. Sterowanie wtryskiem paliwa odbywa się za pomocą zaworu elektromagnetycznego charakteryzującego się dużą dokładnością sterowania. W wysokociśnieniowym obwodzie paliwa-nie będzie żadnych pęcherzyków ani zerowego ciśnienia resztkowego. Dlatego też w zakresie pracy silnika wysokoprężnego zmienność objętości wtrysku paliwa w obiegu jest niewielka, a nierównomierny dopływ paliwa do każdego cylindra można poprawić, zmniejszając w ten sposób drgania silnika wysokoprężnego i obniżając emisję spalin.
Podsumowanie techniczne
W silnikach wysokoprężnych-praca z dużą prędkością powoduje, że proces wtrysku oleju napędowego trwa tylko kilka tysięcznych sekundy. Eksperymenty wykazały, że ciśnienie w różnych punktach-wysokociśnieniowego przewodu olejowego zmienia się w zależności od czasu i położenia podczas procesu wtrysku. Ze względu na ściśliwość oleju napędowego i wahania ciśnienia oleju napędowego w-wysokociśnieniowym przewodzie paliwowym rzeczywisty stan wtrysku paliwa znacznie różni się od reguły podawania paliwa przez tłok określonej przez pompę wtryskową.
Czasami po głównym wtrysku wahania ciśnienia w przewodzie paliwowym powodują, że ciśnienie w wysokociśnieniowym przewodzie paliwowym-ponownie wzrasta, osiągając ciśnienie powodujące otwarcie zaworu iglicowego wtryskiwacza paliwa. Spowoduje to ponowne otwarcie zamkniętego już zaworu iglicowego, co spowoduje zjawisko wtórnego wtrysku paliwa. Ponieważ wtórny wtrysk paliwa nie może zostać całkowicie spalony, zwiększa to emisję dymu i węglowodorów (HC), a co za tym idzie, wzrasta zużycie paliwa. Ponadto ciśnienie resztkowe w przewodzie olejowym-wysokociśnieniowego zmienia się po każdym cyklu wtrysku, co w konsekwencji powoduje niestabilność wtrysku. Zjawisko to występuje szczególnie często w-zakresie niskich prędkości. W ciężkich przypadkach nie tylko wtrysk paliwa jest nierówny, ale może również wystąpić sporadyczny brak-wtrysku. Aby zaradzić defektowi wahań ciśnienia paliwa w silnikach wysokoprężnych, w nowoczesnych silnikach wysokoprężnych zastosowano technologię zwaną Common Rail.
Wysokociśnieniowa technologia Common Rail odnosi się do metody zasilania paliwem, w której wytwarzanie ciśnienia wtrysku i proces wtrysku są całkowicie oddzielone w-układzie zamkniętym składającym się-z wysokociśnieniowej pompy paliwowej, czujnika ciśnienia i ECU. Wysokociśnieniowa pompa paliwowa tłoczy-paliwo pod wysokim ciśnieniem do wspólnego przewodu paliwowego, a ciśnienie oleju we wspólnym przewodzie paliwowym jest precyzyjnie kontrolowane, dzięki czemu ciśnienie w wysokociśnieniowym przewodzie paliwowym-jest niezależne od prędkości obrotowej silnika. Może znacznie zmniejszyć wahania ciśnienia zasilania paliwem silnika wysokoprężnego w zależności od prędkości obrotowej silnika, zmniejszając w ten sposób wady tradycyjnych silników wysokoprężnych. ECU steruje objętością wtrysku paliwa przez wtryskiwacz paliwa. Wielkość dawki wtrysku paliwa uzależniona jest od ciśnienia w szynie paliwowej (wspólnej rurze doprowadzającej paliwo) oraz czasu otwarcia elektrozaworu.
Zasada techniczna
Wysokociśnieniowy układ-common Rail składa się głównie z elektronicznej jednostki sterującej,-wysokociśnieniowej pompy olejowej, akumulatora (rurki Common Rail), sterowanych elektronicznie wtryskiwaczy paliwa, różnych czujników itp. Nisko-ciśnieniowa pompa paliwowa podaje paliwo do-wysokociśnieniowej pompy paliwowej. Wysokociśnieniowa pompa paliwowa-wytwarza ciśnienie paliwa i przesyła je do wysokociśnieniowej szyny paliwowej-(akumulatora). Ciśnienie w wysokociśnieniowej szynie paliwowej-jest regulowane przez elektroniczną jednostkę sterującą na podstawie ciśnienia w szynie paliwowej zmierzonego przez czujnik ciśnienia szyny paliwowej oraz zgodnie z wymaganiami. Paliwo w wysokociśnieniowej szynie paliwowej{{11}przechodzi przez wysokociśnieniowy przewód olejowy. W zależności od stanu pracy maszyny, elektroniczna jednostka sterująca określa odpowiedni moment i czas wtrysku paliwa. Paliwo jest wtryskiwane do cylindra za pomocą elektro-sterowanego elektrohydraulicznie, elektronicznego wtryskiwacza paliwa.
1. Wysoko-pompa olejowa
Kryterium projektowe dotyczące objętości podawanego paliwa w wysokociśnieniowej-pompie paliwowej polega na zapewnieniu, że suma objętości wtrysku paliwa i kontrolowanej objętości paliwa w silniku wysokoprężnym w każdych okolicznościach jest spełniona, a także zapotrzebowanie na zmiany objętości paliwa podczas rozruchu i przyspieszania. Ponieważ wytwarzanie ciśnienia wtrysku paliwa w układzie Common Rail jest niezależne od procesu wtrysku paliwa, a krzywka wtrysku paliwa nie jest gwarantowana przez krzywkę wysokociśnieniowej pompy paliwowej-, krzywkę krzywkową wysokociśnieniowej pompy paliwowej- można zaprojektować zgodnie z zasadami projektowania dotyczącymi najniższego szczytowego momentu obrotowego, najmniejszych naprężeń kontaktowych i najwyższej odporności na zużycie.
Większość firm używa trzycylindrowych, promieniowych pomp tłokowych napędzanych silnikami wysokoprężnymi, które wytwarzają ciśnienia do 135 MPa. W tej-wysokociśnieniowej pompie olejowej zastosowano wiele krzywek ciśnieniowych oleju w każdej jednostce ciśnieniowej oleju, co zmniejsza jej szczytowy moment obrotowy do 1/9 wartości tradycyjnych-wysokociśnieniowych pomp olejowych. Obciążenie jest również stosunkowo równomierne, a hałas podczas pracy jest zmniejszony. Sterowanie ciśnieniem we wnęce Common Rail-wysokociśnieniowego tego układu odbywa się poprzez odprowadzanie paliwa do wnęki Common Rail. Aby zmniejszyć straty mocy, gdy objętość wtrysku paliwa jest mała, jedna z jednostek ciśnienia paliwa w trzycylindrowej promieniowej pompie tłokowej zostanie wyłączona, aby zmniejszyć dopływ paliwa.
2. Szyna olejowa-wysokociśnieniowego (rura typu Common Rail)
Przewód Common Rail rozprowadza-paliwo pod wysokim ciśnieniem dostarczane przez pompę zasilającą do każdego wtryskiwacza, pełniąc rolę akumulatora. Jego objętość powinna zmniejszać wahania ciśnienia zasilania paliwem-wysokociśnieniowej pompy paliwowej oraz oscylacje ciśnienia spowodowane procesem wtrysku paliwa do każdego wtryskiwacza, utrzymując wahania ciśnienia w wysokociśnieniowej- szynie paliwowej poniżej 5 MPa. Jednak jego objętość nie może być zbyt duża, aby układ Common Rail miał wystarczającą prędkość reakcji na ciśnienie, aby szybko śledzić zmiany warunków pracy silnika Diesla.
Czujniki ciśnienia, bufory przepływu cieczy (ograniczniki prądu) i ograniczniki ciśnienia są również instalowane na wysokociśnieniowych rurach Common Rail-. Czujnik ciśnienia dostarcza sygnał ciśnienia-szyny olejowej wysokiego ciśnienia do ECU. Bufor przepływu płynu (ogranicznik przepływu) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen zapewnia odcięcie dopływu paliwa do wtryskiwacza paliwa w przypadku wystąpienia usterki wycieku paliwa z wtryskiwacza, a także może zmniejszyć wahania ciśnienia w układzie Common Rail i przewodach paliwowych-wysokociśnieniowego. Ogranicznik ciśnienia zapewnia, że w przypadku wystąpienia nieprawidłowego ciśnienia w-szynie olejowej wysokiego ciśnienia, ciśnienie w szynie olejowej-wysokociśnieniowej zostanie szybko uwolnione.
3. Elektronicznie sterowany wtryskiwacz paliwa
Elektronicznie sterowany wtryskiwacz paliwa jest najważniejszym i najbardziej złożonym elementem układu paliwowego Common Rail. Jego zadaniem jest, w oparciu o sygnały sterujące wysyłane przez ECU, sterowanie otwieraniem i zamykaniem zaworu elektromagnetycznego w celu wtryskiwania paliwa do wysokociśnieniowej szyny paliwowej-do komory spalania silnika wysokoprężnego przy optymalnym czasie wtrysku, objętości wtrysku i szybkości wtrysku.
Aby uzyskać zadany kształt wtrysku paliwa, wymagana jest rozsądna i zoptymalizowana konstrukcja wtryskiwacza paliwa. Objętość komory sterującej określa czułość zaworu iglicowego podczas jego otwierania. Jeżeli objętość komory sterującej jest zbyt duża, zawór iglicowy nie może szybko odciąć dopływu paliwa na koniec wtrysku paliwa, co skutkuje słabą atomizacją paliwa w późniejszym etapie. Objętość komory sterującej jest zbyt mała, aby zapewnić wystarczający efektywny skok zaworu iglicowego, zwiększając opory przepływu podczas procesu wtrysku. Dlatego też objętość komory sterującej należy dobierać rozsądnie także w oparciu o maksymalną objętość wtrysku paliwa danego modelu.
Ponadto minimalne ciśnienie wtrysku paliwa przez wtryskiwacz paliwa zależy od natężenia przepływu otworu objętościowego paliwa powrotnego i otworu objętościowego paliwa dolotowego oraz powierzchni czołowej tłoka sterującego. Po określeniu wymiarów konstrukcyjnych otworu wlewu paliwa, otworu powrotnego paliwa oraz komory sterującej określa się stabilny i najkrótszy proces wtrysku paliwa, aby zawór iglicowy wtryskiwacza paliwa był całkowicie otwarty, a jednocześnie określa się stałą minimalną objętość wtrysku paliwa wtryskiwacza. Zmniejszenie objętości komory sterującej może przyspieszyć reakcję zaworu iglicowego i zminimalizować wpływ temperatury paliwa na objętość wtrysku paliwa przez dyszę.
Jednakże objętości sterowni nie można zmniejszać bez ograniczeń. Powinien być w stanie zapewnić podniesienie zaworu iglicowego wtryskiwacza paliwa, aby całkowicie otworzyć zawór iglicowy. Dwa otwory sterujące określają ciśnienie dynamiczne w komorze sterującej, co z kolei określa prawo ruchu zaworu iglicowego. Starannie dostosowując współczynniki przepływu tych dwóch otworów, można uzyskać idealne prawo wtrysku paliwa.
Ze względu na wyjątkowo wysokie ciśnienie wtrysku w wysokociśnieniowym-układzie wtrysku Common Rail pole-przekroju otworów dysz wtryskiwaczy paliwa jest bardzo małe. Przykładowo średnica otworu dyszy wtryskiwaczy paliwa firmy BOSCH wynosi 0,169mm×6. Przy tak małej średnicy otworu dyszy i tak wysokim ciśnieniu wtrysku przepływ paliwa jest w stanie skrajnie niestabilnym, kąt rozsyłu strumienia paliwa staje się większy, a atomizacja paliwa jest lepsza. Zmniejsza się jednak odległość penetracji. Dlatego też należy zmienić intensywność wirów powietrza dolotowego oryginalnego silnika wysokoprężnego oraz kształt konstrukcji komory spalania, aby zapewnić jak najlepszy przebieg procesu spalania.
W przypadku elektrozaworu wtryskiwacza paliwa, ponieważ układ Common Rail wymaga od niego wystarczającej prędkości otwierania, a-wtrysk wstępny jest ważną metodą wtrysku poprawiającą osiągi silników Diesla, czas reakcji elektrozaworu sterującego powinien zostać jeszcze bardziej skrócony.
4. Przewód olejowy-wysokociśnieniowego
Wysokociśnieniowy przewód paliwowy-to kanał łączący przewód Common Rail z elektronicznie sterowanym wtryskiwaczem paliwa. Powinien zapewniać wystarczający przepływ paliwa, aby zmniejszyć spadek ciśnienia podczas przepływu paliwa i zminimalizować wahania ciśnienia w systemie rurociągów-wysokociśnieniowych. Powinien być w stanie wytrzymać uderzenie paliwa-pod wysokim ciśnieniem, a ciśnienie we wspólnym szynie powinno zostać szybko ustalone podczas uruchamiania. Długości wysokociśnieniowych przewodów paliwowych-w każdym cylindrze powinny być możliwie jednakowe, aby zapewnić, że każdy wtryskiwacz silnika wysokoprężnego ma takie samo ciśnienie wtrysku paliwa, co zmniejsza odchylenie objętości wtrysku paliwa pomiędzy cylindrami silnika. W Shenzhen-wysokociśnieniowe przewody olejowe powinny być jak najkrótsze, aby zminimalizować straty ciśnienia na odcinku od wspólnego przewodu do wtryskiwacza paliwa. Zewnętrzna średnica wysokociśnieniowego przewodu olejowego-firmy BOSCH wynosi 6 mm, a średnica wewnętrzna 2,4 mm. Zewnętrzna średnica wysokociśnieniowego przewodu olejowego-firmy Denso Company z Japonii wynosi 8 mm, a średnica wewnętrzna 3 mm.
Wysokie ciśnienie we wnęce Common Rail jest wykorzystywane bezpośrednio do wtrysku, co eliminuje potrzebę stosowania mechanizmu wspomagającego we wtryskiwaczu paliwa. Co więcej, wnęka Common Rail znajduje się pod ciągłym wysokim ciśnieniem, a moment napędowy wymagany przez wysokociśnieniową pompę olejową-jest znacznie mniejszy niż w przypadku tradycyjnej pompy olejowej.
Za pomocą elektrozaworu regulującego ciśnienie na wysokociśnieniowej pompie oleju-ciśnienie oleju we wnęce układu Common Rail można elastycznie regulować w zależności od stanu obciążenia silnika, a także wymagań w zakresie oszczędności i emisji, szczególnie optymalizując pracę silnika przy-niskich prędkościach obrotowych.
Czas wtrysku, objętość wtrysku paliwa i prędkość wtrysku są kontrolowane przez zawór elektromagnetyczny na wtryskiwaczu paliwa. Objętość wtrysku paliwa przed-wtryskiem i po-wtrysku w różnych warunkach pracy oraz odstęp między wtryskiem głównym można również elastycznie regulować.
Wysokociśnieniowy układ Common Rail składa się z pięciu części, a mianowicie z-wysokociśnieniowej pompy oleju, wnęki Common Rail i wysokociśnieniowego przewodu olejowego-, wtryskiwacza paliwa, elektrycznej jednostki sterującej, różnych czujników i siłowników. Pompa zasilająca paliwem pompuje paliwo ze zbiornika paliwa do wlotu paliwa-wysokociśnieniowej pompy paliwowej. Wysokociśnieniowa pompa paliwowa-napędzana przez silnik spręża paliwo i tłoczy je do wnęki Common Rail. Następnie zawór elektromagnetyczny steruje wtryskiwaczami paliwa każdego cylindra, aby wtryskiwać paliwo w odpowiednim czasie.
Wtrysk wstępny- odnosi się do procesu wtryskiwania niewielkiej ilości paliwa do cylindra przed wtryskiem głównym, podczas którego-w cylindrze zachodzi wstępne mieszanie lub częściowe spalanie, skracając w ten sposób okres opóźnienia zapłonu głównego wtrysku. W ten sposób zmniejszy się zarówno prędkość narastania ciśnienia w cylindrze, jak i ciśnienie szczytowe, dzięki czemu praca silnika będzie bardziej umiarkowana. Jednocześnie obniżenie temperatury cylindra prowadzi do zmniejszenia emisji NOx. Wstępny-wtrysk może również zmniejszyć ryzyko przerw zapłonu i poprawić wydajność zimnego rozruchu wysokociśnieniowych-systemów Common Rail.
Zmniejszenie dawki wtrysku w początkowej fazie wtrysku głównego może również spowodować zmniejszenie ilości oleju wtryskiwanego do cylindra w okresie opóźnienia zapłonu. Zwiększanie szybkości wtrysku w środkowej fazie wtrysku głównego może skrócić czas wtrysku, skracając w ten sposób okres wolnego-spalania, umożliwiając dokończenie spalania w bardziej efektywnym zakresie kąta wału korbowego silnika, zwiększając moc wyjściową, zmniejszając zużycie paliwa i obniżając emisję sadzy. Szybkie odcięcie paliwa-na końcu głównego wtrysku może zmniejszyć niecałkowite spalanie paliwa, zmniejszyć emisję dymu i węglowodorów.
Rozszerzone czytanie:
System Diesel Common Rail rozwijany jest od trzech pokoleń i posiada duży potencjał techniczny. Wysokociśnieniowa pompa-common Rail pierwszej generacji-była zawsze utrzymywana na najwyższym ciśnieniu, co skutkowało stratą energii i bardzo wysoką temperaturą paliwa. Druga generacja może regulować ciśnienie wyjściowe zgodnie z wymaganiami silnika i posiada funkcje zarówno przed-wtryskiem, jak i po-wtrysku. Wtrysk wstępny-redukuje hałas silnika: niewielka ilość paliwa wtryskiwana jest do cylindra w celu zapłonu samoczynnego w ciągu jednej milionowej sekundy przed wtryskiem głównym, podgrzewając w ten sposób komorę spalania. Podgrzany cylinder ułatwia zapłon samoczynny po wtrysku głównym. Ciśnienie i temperatura wewnątrz cylindra nie rosną już gwałtownie, co sprzyja zmniejszeniu hałasu spalania. Podczas procesu rozprężania następuje-wtrysk końcowy, powodujący wtórne spalanie, które podnosi temperaturę wewnątrz cylindra o 200–250 stopni Celsjusza i redukuje zawartość węglowodorów w spalinach.
Ze względu na jego duży potencjał techniczny, dzisiejsi producenci skupili się na trzeciej generacji systemów Common Rail - piezoelektrycznych systemach Common Rail. Siłowniki piezoelektryczne zastąpiły elektrozawory, uzyskując w ten sposób bardziej precyzyjną kontrolę wtrysku. Bez powrotnej rury olejowej konstrukcja jest prostsza. Ciśnienie można elastycznie regulować w zakresie od 200 do 2000 barów. Minimalną objętość wtrysku można regulować na poziomie 0,5 mm 3, redukując emisję dymu i NOX.
Sterowanie elektroniczne odnosi się do układu wtrysku paliwa sterowanego przez komputer. ECU (powszechnie znany jako komputer) precyzyjnie steruje objętością wtrysku paliwa i czasem pracy każdego wtryskiwacza paliwa, co pozwala uzyskać najlepszą równowagę pomiędzy zużyciem paliwa a osiągami mocy silnika wysokoprężnego. Natomiast tradycyjne silniki wysokoprężne są sterowane mechanicznie i nie można zagwarantować dokładności sterowania. „Wysokie ciśnienie” odnosi się do ciśnienia w układzie wtrysku paliwa, które jest trzykrotnie wyższe niż w tradycyjnych silnikach wysokoprężnych i dochodzi do 200 MPa (podczas gdy ciśnienie wtrysku paliwa w tradycyjnych silnikach wysokoprężnych wynosi od 60 do 70 MPa). Wysokie ciśnienie zapewnia lepszą atomizację i całkowite spalanie, zwiększając w ten sposób wydajność energetyczną i ostatecznie osiągając oszczędności paliwa.
Common Rail dostarcza paliwo do każdego wtryskiwacza jednocześnie poprzez wspólny przewód doprowadzający paliwo. Objętość wtrysku paliwa jest precyzyjnie obliczana przez ECU, a do każdego wtryskiwacza w tym samym czasie dostarczana jest ta sama masa i ciśnienie paliwa, dzięki czemu silnik pracuje płynniej, a tym samym optymalizuje ogólne osiągi silnika wysokoprężnego. Natomiast w tradycyjnych silnikach wysokoprężnych każdy cylinder wtryskuje paliwo niezależnie, przy nierównej objętości i ciśnieniu wtrysku paliwa, co powoduje nierówną pracę, niestabilne spalanie, wysoki poziom hałasu i duże zużycie paliwa.
Obecnie produkowane w kraju silniki wysokoprężne, wyposażone w zaawansowaną, elektronicznie sterowaną-technologię Common Rail, wysokociśnieniową, wykorzystującą najnowsze technologie stosowane w silnikach wysokoprężnych z Europy i Ameryki, znacznie przewyższają tradycyjne silniki wysokoprężne z turbodoładowaniem. Charakteryzuje się o 8% wyższą efektywnością spalania, o 10% niższą emisją dwutlenku węgla i o 15% redukcją hałasu w porównaniu do tradycyjnych silników Diesla z turbodoładowaniem, całkowicie zmieniając w świadomości ludzi obraz silników Diesla jako hałaśliwych i emitujących czarny dym.