Vysokotlakové -palivové čerpadlo dodáva palivo do spoločného prívodného potrubia paliva a palivo sa priamo vstrekuje do valca ovládaním palivového vstrekovača. Vysokotlakový-systém Common Rail úplne oddeľuje proces vstrekovania od vytvárania tlaku oleja, čím zaisťuje, že tlak prívodu paliva nie je ovplyvnený otáčkami motora.
Výhody
Tlak vstrekovania paliva vo vysokotlakovom{0}}systéme Common Rail je flexibilne nastaviteľný. Je možné určiť optimálny vstrekovací tlak potrebný pre rôzne pracovné podmienky, čím sa optimalizuje komplexný výkon naftového motora.
2. Dokáže samostatne a flexibilne riadiť časovanie vstrekovania paliva. V kombinácii s vysokým vstrekovacím tlakom (120 MPa až 200 MPa) dokáže súčasne regulovať NOx a tuhé častice (PM) v relatívne malom rozsahu, aby splnil emisné požiadavky.
3. Flexibilné riadenie zmien rýchlosti vstrekovania paliva môže dosiahnuť ideálny vzor vstrekovania paliva, čo uľahčuje implementáciu predvstreku{1}}a viacnásobných vstrekov. To nielen znižuje NOx v dieselových motoroch, ale zabezpečuje aj vynikajúci výkon a hospodárnosť.
4. Vstrekovanie paliva je riadené elektromagnetickým ventilom s vysokou presnosťou riadenia. Vo vysokotlakovom palivovom okruhu nebudú žiadne bubliny ani nulový zvyškový tlak. Preto v rámci prevádzkového rozsahu dieselového motora je kolísanie objemu cirkulujúceho vstrekovaného paliva malé a nerovnomerný prívod paliva do každého valca sa môže zlepšiť, čím sa znížia vibrácie naftového motora a znížia sa emisie.
Technické zhrnutie
V prípade dieselových motorov-prevádzka pri vysokej rýchlosti spôsobuje, že proces vstrekovania nafty trvá len niekoľko tisícin sekundy. Experimenty dokázali, že tlak na rôznych miestach vysokotlakového-olejového potrubia sa mení s časom a polohou počas procesu vstrekovania. V dôsledku stlačiteľnosti nafty a kolísania tlaku nafty vo vysokotlakovom palivovom potrubí- sa skutočný stav vstrekovania paliva výrazne líši od pravidla prívodu paliva plunžera špecifikovaného palivovým vstrekovacím čerpadlom.
Niekedy po hlavnom vstrekovaní kolísanie tlaku v palivovom potrubí spôsobí, že tlak vo vysokotlakovom palivovom potrubí znova stúpne a dosiahne tlak, ktorý spôsobí otvorenie ihlového ventilu vstrekovača paliva. Tým sa znovu otvorí už zatvorený ihlový ventil, čo má za následok sekundárny jav vstrekovania paliva. Keďže sekundárne vstrekovanie paliva nie je možné úplne spáliť, zvyšuje to emisie dymu a uhľovodíkov (HC) a zvyšuje sa spotreba paliva. Okrem toho sa po každom vstrekovacom cykle mení zvyškový tlak vo vysokotlakovom olejovom potrubí-, čo následne spôsobuje nestabilné vstrekovanie. Tento jav sa pravdepodobne vyskytuje najmä v rozsahu nízkych-rýchlostí. V závažných prípadoch je vstrekovanie paliva nielen nerovnomerné, ale môže sa vyskytnúť aj prerušované nevstrekovanie-. Na riešenie problému kolísania tlaku paliva v dieselových motoroch využívajú moderné dieselové motory technológiu nazývanú common rail.
Vysokotlaková{0}}technológia common rail sa vzťahuje na spôsob dodávky paliva, pri ktorom sú generovanie vstrekovacieho tlaku a proces vstrekovania úplne oddelené v uzavretom -slučkovom systéme zloženom z vysokotlakového- palivového čerpadla, tlakového snímača a ECU. Vysokotlakové -palivové čerpadlo dodáva palivo pod vysokým-tlakom do spoločného prívodného palivového potrubia a tlak oleja v spoločnom prívodnom palivovom potrubí je presne kontrolovaný, vďaka čomu je tlak vo vysokotlakovom palivovom potrubí nezávislý od otáčok motora. Dokáže výrazne znížiť kolísanie tlaku prívodu paliva naftového motora v závislosti od otáčok motora, čím sa znížia chyby tradičných dieselových motorov. ECU riadi objem vstreku paliva vstrekovača paliva. Veľkosť vstrekovaného objemu paliva závisí od tlaku palivovej lišty (spoločné prívodné potrubie paliva) a doby trvania otvorenia elektromagnetického ventilu.
Technický princíp
Vysokotlakový{0}}systém Common Rail pozostáva najmä z elektronickej riadiacej jednotky, vysokotlakového olejového čerpadla-, akumulátora (potrubia Common Rail), elektronických riadiacich vstrekovačov paliva a rôznych snímačov atď. Nízkotlakové palivové čerpadlo dodáva palivo do vysokotlakového-palivového čerpadla. Vysokotlakové-palivové čerpadlo stlačí palivo a pošle ho do vysokotlakového-rozdeľovača paliva (akumulátora). Tlak vo vysokotlakovej-rozdeľovači paliva upravuje elektronická riadiaca jednotka na základe tlaku v rozdeľovači paliva nameraného snímačom tlaku v rozdeľovači paliva a podľa potreby. Palivo vo vysokotlakovej palivovej lište prechádza cez vysokotlakové{12} olejové potrubie. Podľa prevádzkového stavu stroja určuje elektronická riadiaca jednotka vhodné načasovanie a trvanie vstreku paliva. Palivo sa vstrekuje do valca elektro-hydraulicky ovládaným elektronickým vstrekovačom paliva.
1. Vysokotlakové- olejové čerpadlo
Konštrukčným kritériom pre objem dodávky paliva vysokotlakového palivového čerpadla je zabezpečiť, aby bol za každých okolností splnený súčet objemu vstrekovaného paliva a regulovaného objemu paliva dieselového motora, ako aj požiadavky na zmeny objemu paliva počas štartovania a akcelerácie. Pretože vytváranie vstrekovacieho tlaku paliva v systéme Common Rail je nezávislé od procesu vstrekovania paliva a načasovanie vstrekovania paliva nie je zaručené CAM vysokotlakového palivového čerpadla, tlak CAM vysokotlakového palivového čerpadla je možné navrhnúť v súlade s konštrukčnými princípmi najnižšieho špičkového krútiaceho momentu, najmenšieho kontaktného napätia a najvyššej odolnosti proti opotrebovaniu.
Väčšina spoločností používa trojvalcové radiálne piestové čerpadlá poháňané naftovými motormi na generovanie tlaku až do 135 MPa. Toto vysoko-tlakové olejové čerpadlo využíva viacero olejových tlakových vačiek v každej olejovej tlakovej jednotke, čím sa jeho špičkový krútiaci moment znižuje na 1/9 v porovnaní s tradičnými vysokotlakovými olejovými čerpadlami-. Zaťaženie je tiež relatívne rovnomerné a prevádzkový hluk je znížený. Regulácia tlaku vo vysokotlakovej dutine Common Rail tohto systému sa dosahuje vypúšťaním paliva v dutine Common Rail. Aby sa znížila strata výkonu, keď je objem vstrekovania paliva malý, jedna z jednotiek tlaku paliva v trojvalcovom radiálnom piestovom čerpadle sa vypne, aby sa znížila dodávka paliva.
2. Vysokotlakové-koľajové potrubie na olej (spoločné potrubie)
Potrubie Common Rail distribuuje vysokotlakové- palivo dodávané palivovým čerpadlom ku každému vstrekovaču, ktorý funguje ako akumulátor. Jeho objem by mal znížiť kolísanie tlaku prívodu paliva vysokotlakového palivového čerpadla- a kolísanie tlaku spôsobené procesom vstrekovania paliva v každom vstrekovači, čím by sa kolísanie tlaku vo vysokotlakovom rozdeľovači paliva- malo znížiť pod 5 MPa. Jeho objem však nemôže byť príliš veľký na to, aby zabezpečil, že common rail bude mať dostatočnú rýchlosť odozvy tlaku na rýchle sledovanie zmien prevádzkových podmienok dieselového motora.
Na vysokotlakových{0}}potrubiach Common Rail sú nainštalované aj tlakové snímače, tlmiče prietoku kvapaliny (obmedzovače prúdu) a obmedzovače tlaku. Tlakový snímač poskytuje tlakový signál z vysokotlakového -rozvodu oleja do ECU. Nárazník prietoku tekutiny (obmedzovač prietoku) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen zaisťuje, že prívod paliva do palivového vstrekovača sa preruší, keď dôjde k poruche úniku paliva vo vstrekovači paliva, a môže tiež znížiť kolísanie tlaku v common rail a vysokotlakovom palivovom potrubí. Obmedzovač tlaku zaisťuje, že keď dôjde k abnormálnemu tlaku vo vysoko-rozvode oleja, rýchlo sa uvoľní tlak vo vysoko-rozvode oleja.
3. Elektronicky riadený vstrekovač paliva
Elektronicky riadený palivový vstrekovač je najdôležitejším a najkomplexnejším komponentom v palivovom systéme Common Rail. Jeho funkciou je na základe riadiacich signálov vysielaných ECU ovládať otváranie a zatváranie solenoidového ventilu tak, aby vstrekovalo palivo vo vysokotlakovej -rozdeľovači paliva do spaľovacej komory naftového motora pri optimálnom časovaní vstrekovania, objeme vstreku a rýchlosti vstrekovania.
Aby sa dosiahol vopred stanovený tvar vstrekovania paliva, je potrebná rozumná a optimalizovaná konštrukcia vstrekovača paliva. Objem riadiacej komory určuje citlivosť ihlového ventilu pri jeho otvorení. Ak je objem riadiacej komory príliš veľký, ihlový ventil nemôže rýchlo prerušiť prívod paliva na konci vstrekovania paliva, čo má za následok slabé rozprášenie paliva v neskoršej fáze. Objem riadiacej komory je príliš malý na to, aby poskytoval dostatočne účinný zdvih pre ihlový ventil, čím sa zvyšuje prietokový odpor počas procesu vstrekovania. Preto by mal byť objem riadiacej komory tiež rozumne zvolený na základe maximálneho objemu vstreku paliva modelu.
Okrem toho, minimálny vstrekovací tlak paliva vstrekovača paliva závisí od prietoku spätného otvoru objemu paliva a otvoru objemu nasávaného paliva, ako aj od oblasti čelnej plochy riadiaceho piesta. Po určení konštrukčných rozmerov vstupného otvoru paliva, spätného otvoru paliva a riadiacej komory sa určí stabilný a najkratší proces vstrekovania paliva, aby bol ihlový ventil vstrekovača paliva úplne otvorený, a zároveň sa určí stabilný minimálny vstrekovací objem vstrekovača paliva. Zníženie objemu riadiacej komory môže zrýchliť rýchlosť odozvy ihlového ventilu a minimalizovať vplyv teploty paliva na objem vstreku paliva dýzy.
Hlasitosť riadiacej miestnosti však nemožno bez obmedzenia znižovať. Mal by byť schopný zabezpečiť zdvih ihlového ventilu vstrekovača paliva, aby sa ihlový ventil úplne otvoril. Dva riadiace otvory určujú dynamický tlak v riadiacej komore, ktorý zase určuje zákon pohybu ihlového ventilu. Starostlivým nastavením prietokových koeficientov týchto dvoch otvorov je možné vytvoriť ideálny zákon o vstrekovaní paliva.
V dôsledku extrémne vysokého vstrekovacieho tlaku vysokotlakového vstrekovacieho systému Common Rail je plocha prierezu otvorov trysiek vstrekovačov paliva veľmi malá. Napríklad priemer otvoru trysky vstrekovačov paliva spoločnosti BOSCH je 0,169 mm × 6. Pri takom malom priemere otvoru dýzy a takom vysokom vstrekovacom tlaku je prietok paliva v extrémne nestabilnom stave, uhol rozprašovacieho kužeľa palivového lúča sa zväčšuje a atomizácia paliva je lepšia. Vzdialenosť prieniku sa však zmenšila. Preto by sa mala zmeniť intenzita vírenia nasávaného vzduchu pôvodného dieselového motora a tvar konštrukcie spaľovacej komory, aby sa zabezpečil čo najlepší proces spaľovania.
Pokiaľ ide o elektromagnetický ventil vstrekovača paliva, keďže systém Common Rail vyžaduje, aby mal dostatočnú otváraciu rýchlosť, a vzhľadom na to, že predbežné vstrekovanie je dôležitou metódou vstrekovania na zlepšenie výkonu dieselových motorov, čas odozvy riadiaceho solenoidového ventilu by sa mal ešte skrátiť.
4. Vysokotlakové-olejové potrubie
Vysokotlakové palivové potrubie{0} je kanál spájajúci potrubie Common Rail a elektronicky riadený vstrekovač paliva. Mal by mať dostatočný prietok paliva na zníženie poklesu tlaku počas prietoku paliva a minimalizáciu kolísania tlaku vo vysokotlakovom-potrubnom systéme. Mal by byť schopný odolať nárazom paliva pod vysokým-tlakom a počas štartovania by sa mal rýchlo dosiahnuť tlak v common rail. Dĺžky vysokotlakových palivových potrubí v každom valci by mali byť čo najviac rovnaké, aby sa zabezpečilo, že každý vstrekovač naftového motora má rovnaký vstrekovací tlak paliva, čím sa zníži odchýlka objemu vstrekovania paliva medzi valcami motora. V Shenzhene by mali byť vysokotlakové-olejové potrubia čo najkratšie, aby sa minimalizovala tlaková strata z Common Rail do vstrekovača paliva. Vonkajší priemer-vysokotlakového olejového potrubia spoločnosti BOSCH je 6 mm a vnútorný priemer je 2,4 mm. Vonkajší priemer-vysokotlakového olejového potrubia spoločnosti Denso Company of Japan je 8 mm a vnútorný priemer je 3 mm.
Vysoký tlak v dutine Common Rail sa priamo využíva na vstrekovanie, čím sa eliminuje potreba posilňovacieho mechanizmu vo vstrekovači paliva. Okrem toho je dutina Common Rail neustále pod vysokým tlakom a krútiaci moment, ktorý vyžaduje vysokotlakové olejové čerpadlo-, je oveľa menší ako u tradičného olejového čerpadla.
Prostredníctvom elektromagnetického ventilu na reguláciu tlaku na vysokotlakovom olejovom čerpadle- možno tlak oleja v dutine common rail flexibilne upravovať podľa stavu zaťaženia motora, ako aj požiadaviek na hospodárnosť a emisie, a to najmä optimalizáciou výkonu motora pri nízkych-otáčkach.
Časovanie vstreku, objem vstreku paliva a rýchlosť vstrekovania sú riadené elektromagnetickým ventilom na vstrekovači paliva. Objem vstreku paliva pred-vstrekom a po{2}}vstreku za rôznych pracovných podmienok a interval s hlavným vstrekom je tiež možné flexibilne upraviť.
Vysokotlakový{0}}systém Common Rail sa skladá z piatich častí, konkrétne z vysokotlakového- olejového čerpadla, dutiny Common Rail a vysokotlakového{2}} olejového potrubia, vstrekovača paliva, elektrickej riadiacej jednotky, rôznych snímačov a ovládačov. Palivové čerpadlo čerpá palivo z palivovej nádrže do prívodu paliva vysoko-tlakového palivového čerpadla. Vysokotlakové-palivové čerpadlo poháňané motorom stláča palivo a posiela ho do dutiny Common Rail. Potom solenoidový ventil ovláda vstrekovače paliva každého valca, aby v zodpovedajúcom čase rozstrekovali palivo.
Pred{0}}vstrekovanie sa týka procesu vstrekovania malého množstva paliva do valca pred hlavným vstrekom, kde dochádza k predbežnému{1}}zmiešaniu alebo čiastočnému spaľovaniu vo valci, čím sa skracuje doba oneskorenia zapaľovania hlavného vstreku. Týmto spôsobom sa zníži rýchlosť nárastu tlaku vo valci aj maximálny tlak, čím sa prevádzka motora stane miernejšou. Súčasne zníženie teploty valcov vedie k zníženiu emisií NOx. Pred{5}}vstrekovanie môže tiež znížiť možnosť vynechania zapaľovania a zlepšiť výkon pri studenom štarte vysokotlakových-systémov Common Rail.
Zníženie rýchlosti vstrekovania v počiatočnej fáze hlavného vstrekovania môže tiež znížiť množstvo oleja vstrekovaného do valca počas doby oneskorenia zapaľovania. Zvýšenie rýchlosti vstrekovania v strednej fáze hlavného vstrekovania môže skrátiť čas vstreku, čím sa skráti doba pomalého-horenia, čo umožní dokončiť spaľovanie v rámci efektívnejšieho rozsahu uhla kľukového hriadeľa motora, čím sa zvýši výstupný výkon, zníži sa spotreba paliva a emisie sadzí. Rýchle prerušenie dodávky paliva-na konci hlavného vstreku môže znížiť neúplné spaľovanie paliva, znížiť emisie dymu a uhľovodíkov.
Rozšírené čítanie:
Dieselový systém Common Rail bol vyvinutý pre tri generácie a má silný technický potenciál. Prvá-generácia vysokotlakového čerpadla Common Rail-bola vždy udržiavaná pri najvyššom tlaku, čo viedlo k plytvaniu energiou a veľmi vysokej teplote paliva. Druhá generácia dokáže upraviť výstupný tlak podľa požiadaviek motora a má funkcie pred-vstrekovania aj po{5}}vstreku. Pred-vstrekovanie znižuje hluk motora: malé množstvo paliva sa vstrekuje do valca na kompresné zapálenie do jednej milióntiny sekundy pred hlavným vstrekom, čím sa predhrieva spaľovacia komora. Predhriaty valec uľahčuje kompresné zapálenie po hlavnom vstreku. Tlak a teplota vo valci sa už nezvyšujú náhle, čo prispieva k zníženiu hluku spaľovania. Počas procesu expanzie nastáva post{11}}vstrekovanie, ktoré generuje sekundárne spaľovanie, ktoré zvyšuje teplotu vo valci o 200 až 250 stupňov Celzia a znižuje množstvo uhľovodíkov vo výfukových plynoch.
Vzhľadom na jeho silný technický potenciál sa dnes výrobcovia zamerali na tretiu generáciu systémov Common Rail - piezo systém Common Rail. Piezoelektrické ovládače nahradili solenoidové ventily, čím sa dosiahlo presnejšie riadenie vstrekovania. Bez spätného olejového potrubia je konštrukcia jednoduchšia. Tlak je možné flexibilne nastaviť od 200 do 2000 barov. Minimálny vstrekovaný objem je možné regulovať na 0,5 mm ³, čím sa znižuje dym a emisie NOX.
Elektronické riadenie sa vzťahuje na systém vstrekovania paliva riadený počítačom. ECU (bežne známy ako počítač) presne riadi objem vstrekovania paliva a načasovanie každého vstrekovača paliva, čím je možné dosiahnuť najlepšiu rovnováhu medzi spotrebou paliva a výkonom naftového motora. Naproti tomu tradičné naftové motory sú ovládané mechanicky a presnosť regulácie nie je možné zaručiť. „Vysoký tlak“ označuje tlak v systéme vstrekovania paliva, ktorý je trikrát vyšší ako u tradičných naftových motorov a dosahuje až 200 MPa (zatiaľ čo tlak vstrekovania paliva tradičných dieselových motorov je medzi 60 a 70 MPa). Vysoký tlak zaisťuje lepšie rozprašovanie a úplné spaľovanie, čím sa zvyšuje výkon a v konečnom dôsledku sa dosahuje úspora paliva.
Common Rail dodáva palivo do každého vstrekovača súčasne cez spoločné palivové potrubie. Objem vstreku paliva presne vypočíta ECU a každému vstrekovaču sa súčasne dodáva rovnaká hmotnosť a tlak paliva, vďaka čomu je chod motora plynulejší a tým sa optimalizuje celkový výkon naftového motora. Naproti tomu tradičné naftové motory majú každý valec vstrekovanie paliva nezávisle, s nekonzistentným vstrekovaným objemom a tlakom paliva, čo má za následok nerovnomernú prevádzku, nestabilné spaľovanie, vysokú hlučnosť a vysokú spotrebu paliva.
V súčasnosti naftové motory vyrábané v tuzemsku, ktoré sú vybavené medzinárodne vyspelou elektronicky riadenou vysokotlakovou-technológiou common rail, využívajú najnovšie základné technológie dieselových motorov z Európy a Ameriky a výrazne prevyšujú tradičné naftové motory s turbodúchadlom. Má o 8 % vyššiu účinnosť spaľovania, o 10 % nižšie emisie oxidu uhličitého a 15 % zníženie hluku v porovnaní s tradičnými naftovými motormi s turbodúchadlom, čím úplne mení obraz naftových motorov v mysliach ľudí ako hlučných a vyžarujúcich čierny dym.