Visokotlačna{0}}pumpa za gorivo isporučuje gorivo u zajedničku cijev za dovod goriva, a gorivo se izravno ubrizgava u cilindar upravljanjem mlaznice za gorivo. Visok{2}}common rail u potpunosti odvaja proces ubrizgavanja od stvaranja tlaka ulja, osiguravajući da brzina napajanja motora ne utječe na tlak dovoda goriva.
Prednosti
Tlak ubrizgavanja goriva u visokotlačnom-sustavu common rail fleksibilno je podesiv. Može se odrediti optimalni tlak ubrizgavanja potreban za različite radne uvjete, čime se optimiziraju sveobuhvatne performanse dizelskog motora.
2. Može neovisno i fleksibilno kontrolirati vrijeme ubrizgavanja goriva. U kombinaciji s visokim tlakom ubrizgavanja (120MPa do 200MPa), može istovremeno kontrolirati NOx i čestice (PM) unutar relativno malog raspona kako bi se zadovoljili zahtjevi za emisiju.
3. Fleksibilna kontrola promjena brzine ubrizgavanja goriva može postići idealan uzorak ubrizgavanja goriva, što olakšava implementaciju pred{1}}ubrizgavanja i višestrukih ubrizgavanja. Ovo ne samo da smanjuje NOx u dizelskim motorima, već također osigurava izvrsnu snagu i ekonomičnost.
4. Ubrizgavanje goriva kontrolira elektromagnetski ventil koji ima visoku točnost upravljanja. Neće biti mjehurića ili nultog preostalog tlaka u visoko{2}}tlačnom krugu goriva. Stoga, unutar radnog raspona dizel motora, varijacije u volumenu cirkulirajućeg ubrizgavanja goriva su male, a neravnomjerna opskrba gorivom za svaki cilindar može se poboljšati, čime se smanjuju vibracije dizel motora i smanjuju emisije.
Tehnički sažetak
Kod dizelskih motora, rad-velike brzine čini da proces ubrizgavanja dizelskog goriva traje samo nekoliko tisućinki sekunde. Eksperimenti su dokazali da tlak na različitim točkama visoko{2}}cijevi za ulje varira s vremenom i položajem tijekom procesa ubrizgavanja. Zbog kompresivnosti dizela i fluktuacija tlaka dizela u visokotlačnoj-cijev za gorivo, stvarno stanje ubrizgavanja goriva značajno se razlikuje od pravila dovoda goriva pomoću klipa koje određuje pumpa za ubrizgavanje goriva.
Ponekad će, nakon glavnog ubrizgavanja, fluktuacija tlaka u cijevi za gorivo uzrokovati ponovno povećanje tlaka u visokotlačnoj-cijev za gorivo, dostizanje tlaka koji uzrokuje otvaranje igličastog ventila mlaznice za gorivo. Ovo će ponovno otvoriti već zatvoreni igličasti ventil, što će rezultirati fenomenom sekundarnog ubrizgavanja goriva. Budući da se sekundarno ubrizgavanje goriva ne može u potpunosti sagorjeti, povećava se emisija dima i ugljikovodika (HC), a povećava se i potrošnja goriva. Osim toga, preostali tlak u visokotlačnoj-cijevi za ulje mijenja se nakon svakog ciklusa ubrizgavanja, što kasnije uzrokuje nestabilno ubrizgavanje. Ova će se pojava osobito vjerojatno dogoditi u-niskom rasponu brzina. U teškim slučajevima ne samo da je ubrizgavanje goriva neravnomjerno, već se može pojaviti i povremeno ne-ubrizgavanje. Kako bi se riješio nedostatak varijacija tlaka goriva u dizelskim motorima, moderni dizelski motori usvajaju tehnologiju koja se naziva zajednički vod.
Visok{0}}tlačna common rail tehnologija odnosi se na metodu opskrbe gorivom u kojoj su stvaranje tlaka ubrizgavanja i proces ubrizgavanja potpuno odvojeni u zatvorenom-sustavu petlje koji se sastoji od visoko{2}}pumpe za gorivo, senzora tlaka i ECU-a. Visok{4}}pumpa za gorivo isporučuje gorivo pod visokim-tlakom u zajedničku dovodnu cijev za gorivo, a tlak ulja u zajedničkoj dovodnoj cijevi za gorivo je precizno kontroliran, čineći tlak u-visokotlačnoj cijevi za gorivo neovisnim o brzini motora. Može značajno smanjiti varijacije opskrbnog tlaka goriva dizel motora s brzinom motora, čime se smanjuju nedostaci tradicionalnih dizel motora. ECU kontrolira volumen ubrizgavanja goriva mlaznice za gorivo. Veličina volumena ubrizgavanja goriva ovisi o tlaku razvodnika goriva (zajednička cijev za dovod goriva) i trajanju otvaranja elektromagnetskog ventila.
Tehnički princip
Visok{0}}sustav zajedničkog razvoda uglavnom se sastoji od elektroničke upravljačke jedinice, visoko{1}}pumpe za ulje, akumulatora (cijev zajedničkog razvoda), elektroničkih upravljačkih mlaznica za gorivo i raznih senzora, itd. Nisko{3}}pumpa goriva dovodi gorivo u visokotlačnu-pumpu goriva. Visokotlačna-pumpa goriva stlačuje gorivo i šalje ga u visoko{7}}razvodnik goriva (akumulator). Tlak u-razvodniku goriva visokog tlaka podešava elektronička upravljačka jedinica na temelju tlaka razvodnika goriva izmjerenog senzorom tlaka razvodnika goriva i prema potrebi. Gorivo u visoko{11}}razvodniku goriva prolazi kroz visoko{12}}cijev za ulje. Sukladno radnom statusu stroja, odgovarajuće vrijeme i trajanje ubrizgavanja goriva određuje elektronička upravljačka jedinica. Gorivo se ubrizgava u cilindar pomoću elektro-hidrauličke kontrolirane elektronske mlaznice za gorivo.
1. Visoko{1}}pumpa za ulje
Projektni kriterij za volumen dovoda goriva visokotlačne-pumpe za gorivo je osigurati zadovoljenje zbroja volumena ubrizgavanja goriva i kontroliranog volumena goriva dizelskog motora pod bilo kojim okolnostima, kao i zahtjeva za promjenama volumena goriva tijekom pokretanja i ubrzanja. Budući da je stvaranje tlaka ubrizgavanja goriva u sustavu zajedničkog voda neovisno o procesu ubrizgavanja goriva i vrijeme ubrizgavanja goriva nije zajamčeno CAM-om visoko-tlačne pumpe za gorivo, tlačni CAM visoko-tlačne pumpe za gorivo može se projektirati u skladu s načelima dizajna najnižeg vršnog momenta, najmanjeg kontaktnog naprezanja i najveće otpornosti na trošenje.
Većina tvrtki koristi tri{0}}cilindrične radijalne klipne pumpe koje pokreću dizelski motori za stvaranje tlaka do 135 MPa. Ova visokotlačna-uljna pumpa ima višestruke uljne ekscentre u svakoj jedinici za uljni tlak, smanjujući svoj vršni okretni moment na 1/9 onog kod tradicionalnih visokotlačnih-uljnih pumpi. Opterećenje je također relativno ravnomjerno, a radna buka je smanjena. Kontrola tlaka u visoko{9}}tlačnoj šupljini zajedničkog voda ovog sustava postiže se ispuštanjem goriva u šupljinu zajedničkog voda. Kako bi se smanjio gubitak snage, kada je volumen ubrizgavanja goriva mali, jedna od jedinica tlaka goriva u tro-cilindričnoj pumpi s radijalnim klipom isključit će se kako bi se smanjio dotok goriva.
2. Visok{1}}razvodnik ulja (cijev zajedničkog voda)
Common rail cijev distribuira visokotlačno -gorivo koje daje pumpa za dovod goriva do svake mlaznice, funkcionirajući kao akumulator. Njegov volumen trebao bi smanjiti fluktuacije tlaka dovoda goriva visoko-tlačne pumpe za gorivo i oscilacije tlaka uzrokovane postupkom ubrizgavanja goriva u svakoj mlaznici, održavajući fluktuacije tlaka u visokotlačnoj -razvodnici goriva ispod 5MPa. Međutim, njegov volumen ne može biti prevelik da bi se osiguralo da common rail ima dovoljnu brzinu odziva na pritisak za brzo praćenje promjena u uvjetima rada dizelskog motora.
Senzori tlaka, međuspremnici protoka tekućine (ograničivači struje) i ograničivači tlaka također su ugrađeni na visokotlačne-common rail cijevi. Senzor tlaka daje signal tlaka visoko{2}}razvodnika ulja u ECU. Međuspremnik protoka tekućine (ograničivač protoka) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen osigurava da se dovod goriva do mlaznice za gorivo prekine kada dođe do kvara curenja goriva u mlaznici za gorivo, a također može smanjiti fluktuaciju tlaka u zajedničkom razvodniku i visoko{4}}tlačnim cjevovodima za gorivo. Ograničivač tlaka osigurava da se, kada dođe do nenormalnog tlaka u visokotlačnoj-uljnoj razvodnici, tlak u visoko-tlačnoj uljnoj razvodnici brzo oslobodi.
3. Elektronički kontrolirana mlaznica za gorivo
Elektronički kontrolirana mlaznica za gorivo najvažnija je i najsloženija komponenta u sustavu goriva s zajedničkim vodom. Njegova je funkcija da, na temelju upravljačkih signala koje šalje ECU, upravlja otvaranjem i zatvaranjem solenoidnog ventila za ubrizgavanje goriva u visoko{1}}razvodnik goriva u komoru za izgaranje dizelskog motora pri optimalnom vremenu ubrizgavanja, volumenu ubrizgavanja i brzini ubrizgavanja.
Kako bi se postigao unaprijed određeni oblik ubrizgavanja goriva, potreban je razuman i optimiziran dizajn mlaznice za gorivo. Volumen kontrolne komore određuje osjetljivost igličastog ventila kada se otvori. Ako je volumen kontrolne komore prevelik, igličasti ventil ne može brzo prekinuti dovod goriva na kraju ubrizgavanja goriva, što rezultira lošom atomizacijom goriva u kasnijoj fazi. Volumen kontrolne komore je premalen da bi osigurao dovoljno učinkovit hod igličastog ventila, povećavajući otpor protoku tijekom procesa ubrizgavanja. Stoga bi volumen kontrolne komore također trebao biti razumno odabran na temelju maksimalnog volumena ubrizgavanja goriva modela.
Osim toga, minimalni tlak ubrizgavanja goriva mlaznice za gorivo ovisi o brzini protoka otvora za volumen povratnog goriva i otvora za volumen usisnog goriva, kao io području čeone površine kontrolnog klipa. Nakon određivanja konstrukcijskih dimenzija ulaznog otvora za gorivo, povratnog otvora za gorivo i upravljačke komore, određuje se stabilan i najkraći proces ubrizgavanja goriva da bi igličasti ventil mlaznice za gorivo bio potpuno otvoren, a ujedno se utvrđuje stabilni minimalni volumen ubrizgavanja goriva mlaznice za gorivo. Smanjenje volumena kontrolne komore može povećati brzinu odziva igličastog ventila i minimizirati utjecaj temperature goriva na volumen ubrizgavanja goriva mlaznice.
Međutim, volumen kontrolne sobe ne može se smanjiti bez ograničenja. Trebao bi moći osigurati podizanje igličastog ventila mlaznice za gorivo kako bi se potpuno otvorio igličasti ventil. Dva kontrolna otvora određuju dinamički tlak u kontrolnoj komori, što zauzvrat određuje zakon kretanja igličastog ventila. Pažljivim podešavanjem koeficijenata protoka ove dvije rupe, može se proizvesti idealan zakon ubrizgavanja goriva.
Zbog izuzetno visokog tlaka ubrizgavanja visoko{0}}tlačnog common rail sustava ubrizgavanja, površina-presjeka rupa mlaznica njegovih mlaznica za gorivo vrlo je mala. Na primjer, promjer otvora mlaznice mlaznica za gorivo tvrtke BOSCH je 0,169 mm × 6. Pod tako malim promjerom otvora mlaznice i tako visokim tlakom ubrizgavanja, protok goriva je u izuzetno nestabilnom stanju, kut konusa raspršivača snopa goriva postaje veći, a raspršivanje goriva je bolje. Međutim, udaljenost prodiranja se smanjila. Stoga bi se intenzitet vrtloga usisnog zraka izvornog dizelskog motora i oblik strukture komore za izgaranje trebali promijeniti kako bi se osigurao najbolji proces izgaranja.
Za elektromagnetski ventil mlaznice za gorivo, budući da sustav common rail zahtijeva da ima dovoljnu brzinu otvaranja, a uzimajući u obzir da je pred{0}}ubrizgavanje važna metoda ubrizgavanja za poboljšanje performansi dizelskih motora, vrijeme odziva kontrolnog elektromagnetskog ventila trebalo bi još više skratiti.
4. Visok{1}}cijev za ulje
Visoko{0}}cijev za gorivo je kanal koji povezuje cijev zajedničkog voda i elektronički kontroliranu mlaznicu za gorivo. Trebao bi imati dovoljan protok goriva kako bi se smanjio pad tlaka tijekom protoka goriva i minimizirale fluktuacije tlaka u visoko{2}}tlačnom sustavu cjevovoda. Trebao bi moći izdržati udar goriva pod visokim-tlakom, a tlak u zajedničkom vodu trebao bi se uspostaviti brzo tijekom pokretanja. Duljine visokotlačnih-cijevi za gorivo u svakom cilindru trebaju biti što je moguće jednake kako bi se osiguralo da svaka mlaznica dizelskog motora ima isti tlak ubrizgavanja goriva, čime se smanjuje odstupanje volumena ubrizgavanja goriva među cilindrima motora. U Shenzhenu visokotlačne-cijevi za ulje trebale bi biti što kraće kako bi se smanjio gubitak tlaka od zajedničkog voda do mlaznice za gorivo. Vanjski promjer visoko{10}}cijev za ulje tvrtke BOSCH je 6 mm, a unutarnji promjer je 2,4 mm. Vanjski promjer visoko{14}}cijev za ulje japanske kompanije Denso je 8 mm, a unutarnji promjer 3 mm.
Visoki tlak u šupljini zajedničkog voda izravno se koristi za ubrizgavanje, čime se eliminira potreba za mehanizmom za povećanje tlaka unutar mlaznice za gorivo. Štoviše, šupljina zajedničkog voda je pod stalnim visokim tlakom, a pogonski moment koji zahtijeva visokotlačna-uljna pumpa mnogo je manji nego kod tradicionalne uljne pumpe.
Putem elektromagnetskog ventila za regulaciju tlaka na visokotlačnoj-pumpi ulja, tlak ulja u šupljini zajedničkog voda može se fleksibilno prilagoditi prema stanju opterećenja motora, kao i prema zahtjevima za ekonomičnost i emisiju, posebno optimizirajući niske-brzine motora.
Vremenom ubrizgavanja, volumenom ubrizgavanja goriva i brzinom ubrizgavanja upravlja elektromagnetski ventil na mlaznici za gorivo. Volumen ubrizgavanja goriva prije-ubrizgavanja i naknadnog-ubrizgavanja pod različitim radnim uvjetima i interval s glavnim ubrizgavanjem također se mogu fleksibilno prilagoditi.
Visok{0}}sustav zajedničkog voda sastoji se od pet dijelova, naime visoko{1}}uljne pumpe, šupljine zajedničkog voda i visokotlačne{2}}cijev za ulje, mlaznice za gorivo, električne upravljačke jedinice, raznih senzora i pokretača. Pumpa za dovod goriva pumpa gorivo iz spremnika goriva u ulaz goriva visokotlačne-pumpe za gorivo. Visokotlačna-pumpa za gorivo koju pokreće motor tlači gorivo i šalje ga u šupljinu zajedničkog voda. Zatim, solenoidni ventil kontrolira mlaznice goriva svakog cilindra za raspršivanje goriva u odgovarajuće vrijeme.
Pred-ubrizgavanje se odnosi na proces ubrizgavanja male količine goriva u cilindar prije glavnog ubrizgavanja, gdje dolazi do pred-miješanja ili djelomičnog izgaranja unutar cilindra, čime se skraćuje razdoblje odgode paljenja glavnog ubrizgavanja. Na taj će se način smanjiti i brzina povećanja tlaka u cilindru i vršni tlak, čineći rad motora umjerenijim. U isto vrijeme, smanjenje temperature cilindra dovodi do smanjenja emisije NOx. Pred-ubrizgavanje također može smanjiti mogućnost zatajenja paljenja i poboljšati performanse hladnog pokretanja visoko{6}}tlačnih common rail sustava.
Smanjenje brzine ubrizgavanja u početnoj fazi glavnog ubrizgavanja također može smanjiti količinu ulja ubrizganog u cilindar tijekom perioda odgode paljenja. Povećanje brzine ubrizgavanja u srednjoj fazi glavnog ubrizgavanja može skratiti vrijeme ubrizgavanja, čime se smanjuje sporo-razdoblje sagorijevanja, dopuštajući da se izgaranje završi unutar učinkovitijeg raspona kuta radilice motora, povećavajući izlaznu snagu, smanjujući potrošnju goriva i smanjujući emisije čađe. Brzi prekid goriva-na kraju glavnog ubrizgavanja može smanjiti nepotpuno izgaranje goriva, smanjiti emisije dima i ugljikovodika.
Prošireno čitanje:
Dizelski common rail sustav razvijan je tri generacije i ima veliki tehnički potencijal. Visokotlačna-pumpa prve{1}}generacije common rail uvijek je održavana na najvišem tlaku, što je rezultiralo gubitkom energije i vrlo visokom temperaturom goriva. Druga generacija može prilagoditi izlazni tlak prema zahtjevima motora i ima funkcije prije-ubrizgavanja i -naknadnog ubrizgavanja. Pred-ubrizgavanje smanjuje buku motora: mala količina goriva ubrizgava se u cilindar za kompresijsko paljenje unutar milijuntinke sekunde prije glavnog ubrizgavanja, predgrijavajući komoru za izgaranje. Prethodno zagrijani cilindar olakšava kompresijsko paljenje nakon glavnog ubrizgavanja. Tlak i temperatura unutar cilindra više se ne povećavaju naglo, što pogoduje smanjenju buke izgaranja. Tijekom procesa ekspanzije dolazi do-naknadnog ubrizgavanja, stvarajući sekundarno izgaranje, koje povećava temperaturu unutar cilindra za 200 do 250 stupnjeva Celzijusa i smanjuje ugljikovodike u ispušnim plinovima.
Zbog njegovog snažnog tehničkog potencijala, današnji proizvođači usmjerili su se na treću generaciju common rail sustava - piezo common rail sustav. Piezoelektrični aktuatori zamijenili su solenoidne ventile čime je postignuta preciznija kontrola ubrizgavanja. Bez povratne cijevi za ulje struktura je jednostavnija. Tlak se može fleksibilno podešavati od 200 do 2000 bara. Minimalni volumen ubrizgavanja može se kontrolirati na 0,5 mm³, čime se smanjuju emisije dima i NOX.
Elektronička kontrola odnosi se na sustav ubrizgavanja goriva kojim upravlja računalo. ECU (poznatiji kao računalo) precizno kontrolira volumen ubrizgavanja goriva i vrijeme rada svake mlaznice za gorivo, čime se može postići najbolja ravnoteža između potrošnje goriva i performansi snage dizel motora. Nasuprot tome, tradicionalni dizelski motori su mehanički kontrolirani, a točnost upravljanja se ne može jamčiti. "Visoki tlak" odnosi se na tlak u sustavu ubrizgavanja goriva koji je tri puta veći nego kod tradicionalnih dizelskih motora, dosežući do 200 MPa (dok je tlak ubrizgavanja goriva kod tradicionalnih dizelskih motora između 60 i 70 MPa). Visoki tlak osigurava bolju atomizaciju i potpuno izgaranje, čime se povećavaju performanse snage i u konačnici postiže ušteda goriva.
Common rail opskrbljuje gorivom svaku mlaznicu istovremeno kroz zajedničku cijev za dovod goriva. Volumen ubrizgavanja goriva precizno izračunava ECU, a ista masa i tlak goriva dovode se do svake mlaznice u isto vrijeme, čineći motor glatkijim i time optimizirajući ukupne performanse dizel motora. Nasuprot tome, tradicionalni dizelski motori imaju svaki cilindar koji ubrizgava gorivo neovisno, s nedosljednim volumenom i tlakom ubrizgavanja goriva, što rezultira neujednačenim radom, nestabilnim izgaranjem, velikom bukom i visokom potrošnjom goriva.
Današnji dizelski motori proizvedeni u zemlji, koji su opremljeni međunarodno naprednom elektronički kontroliranom visokotlačnom-common rail tehnologijom, usvojili su najnovije temeljne tehnologije dizelskih motora iz Europe i Amerike i znatno su bolji od tradicionalnih dizelskih motora s turbopunjačem. Ima 8% veću učinkovitost izgaranja, 10% nižu emisiju ugljičnog dioksida i 15% smanjenje buke u usporedbi s tradicionalnim dizelskim motorima s turbopunjačem, potpuno mijenjajući sliku dizelskih motora u glavama ljudi kao bučnih i ispuštaju crni dim.