Augstspiediena-degvielas sūknis piegādā degvielu kopējā degvielas padeves caurulē, un degviela tiek tieši iesmidzināta cilindrā, kontrolējot degvielas iesmidzinātāju. Augstspiediena-common rail pilnībā atdala iesmidzināšanas procesu no eļļas spiediena radīšanas, nodrošinot, ka degvielas padeves spiedienu neietekmē dzinēja apgriezieni.
Priekšrocības
Degvielas iesmidzināšanas spiediens augstspiediena{0}}common rail sistēmā ir elastīgi regulējams. Var noteikt optimālo iesmidzināšanas spiedienu, kas nepieciešams dažādiem darba apstākļiem, tādējādi optimizējot dīzeļdzinēja visaptverošo veiktspēju.
2. Tas var neatkarīgi un elastīgi kontrolēt degvielas iesmidzināšanas laiku. Apvienojumā ar augstu iesmidzināšanas spiedienu (120 MPa līdz 200 MPa) tas var vienlaikus kontrolēt NOx un daļiņas (PM) salīdzinoši nelielā diapazonā, lai atbilstu emisijas prasībām.
3. Elastīga degvielas iesmidzināšanas ātruma izmaiņu kontrole var sasniegt ideālu degvielas iesmidzināšanas modeli, atvieglojot pirms-iesmidzināšanu un vairāku iesmidzināšanu. Tas ne tikai samazina NOx dīzeļdzinējos, bet arī nodrošina izcilu jaudas veiktspēju un ekonomiju.
4. Degvielas iesmidzināšanu kontrolē elektromagnētiskais vārsts, kam ir augsta vadības precizitāte. Augstspiediena degvielas ķēdē nebūs burbuļu vai nulles atlikušā spiediena. Tāpēc dīzeļdzinēja darbības diapazonā cirkulējošā degvielas iesmidzināšanas tilpuma svārstības ir nelielas, un var uzlabot nevienmērīgu degvielas padevi katram cilindram, tādējādi samazinot dīzeļdzinēja vibrāciju un izmešus.
Tehniskais kopsavilkums
Dīzeļdzinējos liela ātruma{0}}darbības rezultātā dīzeļdegvielas iesmidzināšanas process aizņem tikai dažas sekundes tūkstošdaļas. Eksperimenti ir pierādījuši, ka spiediens dažādos augsta spiediena eļļas caurules punktos mainās atkarībā no laika un pozīcijas iesmidzināšanas procesa laikā. Dīzeļdegvielas saspiežamības un dīzeļdegvielas spiediena svārstību dēļ augstspiediena degvielas caurulē faktiskais degvielas iesmidzināšanas stāvoklis būtiski atšķiras no degvielas iesmidzināšanas sūkņa norādītā virzuļa degvielas padeves noteikuma.
Dažkārt pēc galvenās iesmidzināšanas spiediena svārstības degvielas caurulē atkal paaugstinās spiedienu augstspiediena{0}}degvielas caurulē, sasniedzot spiedienu, kas izraisa degvielas iesmidzināšanas vārsta atvēršanos. Tas atkal atvērs jau aizvērto adatas vārstu, kā rezultātā tiks parādīta sekundāra degvielas iesmidzināšanas parādība. Tā kā sekundāro degvielas iesmidzināšanu nevar pilnībā sadedzināt, tā palielina dūmu un ogļūdeņražu (HC) emisijas, kā arī palielinās degvielas patēriņš. Turklāt pēc katra iesmidzināšanas cikla mainās atlikušais spiediens augstspiediena eļļas caurulē, kas pēc tam izraisa nestabilu iesmidzināšanu. Īpaši šī parādība var rasties zemā-ātruma diapazonā. Smagos gadījumos ne tikai degvielas iesmidzināšana ir nevienmērīga, bet var notikt arī periodiska neiesmidzināšana. Lai novērstu degvielas spiediena izmaiņu defektu dīzeļdzinējos, mūsdienu dīzeļdzinēji izmanto tehnoloģiju, ko sauc par Common Rail.
Augstspiediena Common Rail tehnoloģija attiecas uz degvielas padeves metodi, kurā iesmidzināšanas spiediena radīšana un iesmidzināšanas process ir pilnībā nodalīti slēgtā-cilpas sistēmā, kas sastāv no augstspiediena degvielas sūkņa, spiediena sensora un ECU. Augstspiediena-degvielas sūknis piegādā augsta-spiediena degvielu uz kopējo degvielas padeves cauruli, un eļļas spiediens kopējā degvielas padeves caurulē tiek precīzi kontrolēts, padarot spiedienu augstspiediena-degvielas caurulē neatkarīgi no dzinēja apgriezienu skaita. Tas var būtiski samazināt dīzeļdzinēja degvielas padeves spiediena svārstības līdz ar dzinēja apgriezieniem, tādējādi samazinot tradicionālo dīzeļdzinēju defektus. ECU kontrolē degvielas iesmidzināšanas tilpumu degvielas sprauslā. Degvielas iesmidzināšanas tilpuma lielums ir atkarīgs no degvielas sliedes (kopējās degvielas padeves caurules) spiediena un solenoīda vārsta atvēršanas ilguma.
Tehniskais princips
Augstspiediena Common Rail sistēma galvenokārt sastāv no elektroniskā vadības bloka, augstspiediena eļļas sūkņa, akumulatora (common rail caurules), elektroniskās vadības degvielas inžektoriem un dažādiem sensoriem utt. Zema-spiediena degvielas sūknis padod degvielu augstspiediena{4}}degvielas sūknim. Augstspiediena-degvielas sūknis saspiež degvielu un nosūta to augstspiediena-degvielas sliedē (akumulatorā). Spiedienu augstspiediena degvielas sliedē regulē elektroniskā vadības ierīce, pamatojoties uz degvielas sliedes spiedienu, ko mēra ar degvielas sliedes spiediena sensoru, un pēc vajadzības. Degviela augstspiediena{11}}degvielas sliedē iet caur augstspiediena eļļas cauruli. Atbilstoši mašīnas darbības stāvoklim atbilstošo degvielas iesmidzināšanas laiku un ilgumu nosaka elektroniskais vadības bloks. Degvielu cilindrā iesmidzina ar elektro-hidrauliski vadāmu elektronisko degvielas iesmidzinātāju.
1. Augsta spiediena eļļas sūknis
Augstspiediena{0}}degvielas sūkņa degvielas padeves tilpuma konstrukcijas kritērijs ir nodrošināt, lai dīzeļdzinēja degvielas iesmidzināšanas tilpuma un kontrolētā degvielas tilpuma summa jebkuros apstākļos tiktu izpildīta, kā arī pieprasījums pēc degvielas daudzuma izmaiņām iedarbināšanas un paātrinājuma laikā. Tā kā degvielas iesmidzināšanas spiediena ģenerēšana Common Rail sistēmā nav atkarīga no degvielas iesmidzināšanas procesa un degvielas iesmidzināšanas laiku negarantē augstspiediena degvielas sūkņa CAM, augstspiediena degvielas sūkņa spiedienu CAM var konstruēt saskaņā ar projektēšanas principiem, kas paredz zemāko maksimālo griezes momentu, mazāko kontakta spriegumu un augstāko nodilumizturību.
Lielākā daļa uzņēmumu izmanto trīs{0}}cilindru radiālos virzuļsūkņus, ko darbina dīzeļdzinēji, lai radītu spiedienu līdz 135 MPa. Šis augstspiediena eļļas sūknis izmanto vairākus eļļas spiediena izciļņus katrā eļļas spiediena vienībā, samazinot tā maksimālo griezes momentu līdz 1/9 no tradicionālajiem augstspiediena eļļas sūkņiem. Arī slodze ir samērā vienmērīga, un darbības troksnis ir samazināts. Spiediena kontrole šīs sistēmas augstspiediena-common rail dobumā tiek panākta, izlādējot degvielu kopējā sliedes dobumā. Lai samazinātu jaudas zudumus, ja degvielas iesmidzināšanas tilpums ir mazs, viens no degvielas spiediena vienībām trīs{11}}cilindru radiālā virzuļa sūknī tiks izslēgts, lai samazinātu degvielas padevi.
2. Augstspiediena-eļļas sliede (kopējā sliedes caurule)
Common rail caurule sadala augstspiediena degvielu, ko nodrošina degvielas padeves sūknis, katram inžektoram, kas darbojas kā akumulators. Tās tilpumam ir jāsamazina augstspiediena degvielas sūkņa degvielas padeves spiediena svārstības un spiediena svārstības, ko izraisa degvielas iesmidzināšanas process katrā inžektorā, saglabājot spiediena svārstības augstspiediena degvielas sliedē zem 5 MPa. Tomēr tā apjoms nevar būt pārāk liels, lai nodrošinātu, ka Common Rail ir pietiekams spiediena reakcijas ātrums, lai ātri izsekotu dīzeļdzinēja darbības apstākļu izmaiņām.
Spiediena sensori, šķidruma plūsmas buferi (strāvas ierobežotāji) un spiediena ierobežotāji ir uzstādīti arī uz augstspiediena-common rail caurulēm. Spiediena sensors nodrošina spiediena signālu no augstspiediena eļļas sliedes uz ECU. Šķidruma plūsmas buferis (plūsmas ierobežotājs) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen nodrošina, ka degvielas padeve degvielas inžektoram tiek pārtraukta, kad degvielas sprauslā rodas degvielas noplūdes kļūme, kā arī var samazināt spiediena svārstības Common Rail un augstspiediena degvielas cauruļvados. Spiediena ierobežotājs nodrošina, ka, ja augstspiediena eļļas sliedē rodas neparasts spiediens, spiediens augstspiediena-eļļas sliedē tiek ātri atbrīvots.
3. Elektroniski vadāms degvielas iesmidzinātājs
Elektroniski vadāmais degvielas iesmidzinātājs ir vissvarīgākā un sarežģītākā Common Rail degvielas sistēmas sastāvdaļa. Tās funkcija ir, pamatojoties uz ECU nosūtītajiem vadības signāliem, kontrolēt solenoīda vārsta atvēršanu un aizvēršanos, lai augstspiediena degvielas sliedē iesmidzinātu degvielu dīzeļdzinēja sadegšanas kamerā ar optimālo iesmidzināšanas laiku, iesmidzināšanas tilpumu un iesmidzināšanas ātrumu.
Lai sasniegtu iepriekš noteiktu degvielas iesmidzināšanas formu, ir nepieciešama saprātīga un optimizēta degvielas sprauslas konstrukcija. Vadības kameras tilpums nosaka adatas vārsta jutību, kad tas atveras. Ja vadības kameras tilpums ir pārāk liels, adatas vārsts nevar ātri pārtraukt degvielas padevi degvielas iesmidzināšanas beigās, kā rezultātā degvielas izsmidzināšana vēlākā posmā ir slikta. Vadības kameras tilpums ir pārāk mazs, lai nodrošinātu pietiekami efektīvu adatas vārsta gājienu, palielinot plūsmas pretestību injekcijas procesā. Tāpēc arī vadības kameras tilpums ir saprātīgi jāizvēlas, pamatojoties uz modeļa maksimālo degvielas iesmidzināšanas tilpumu.
Turklāt degvielas inžektora minimālais degvielas iesmidzināšanas spiediens ir atkarīgs no atgaitas degvielas tilpuma atveres un ieplūdes degvielas tilpuma atveres plūsmas ātruma, kā arī no vadības virzuļa gala virsmas. Pēc degvielas ieplūdes atveres, degvielas atgriešanas atveres un vadības kameras strukturālo izmēru noteikšanas tiek noteikts stabils un īsākais degvielas iesmidzināšanas process, lai degvielas sprauslas adatas vārsts būtu pilnībā atvērts, un tajā pašā laikā tiek noteikts stabils minimālais degvielas iesmidzināšanas tilpums. Vadības kameras tilpuma samazināšana var paātrināt adatas vārsta reakcijas ātrumu un samazināt degvielas temperatūras ietekmi uz sprauslas degvielas iesmidzināšanas tilpumu.
Tomēr vadības telpas skaļumu nevar samazināt bez ierobežojumiem. Tam jāspēj nodrošināt degvielas iesmidzināšanas adatas vārsta pacelšanos, lai pilnībā atvērtu adatas vārstu. Divas vadības atveres nosaka dinamisko spiedienu vadības kamerā, kas savukārt nosaka adatas vārsta kustības likumu. Rūpīgi pielāgojot šo divu caurumu plūsmas koeficientus, var izveidot ideālu degvielas iesmidzināšanas likumu.
Augstspiediena Common Rail iesmidzināšanas sistēmas ārkārtīgi augstā iesmidzināšanas spiediena dēļ tās degvielas sprauslu sprauslu caurumu šķērsgriezuma laukums- ir ļoti mazs. Piemēram, uzņēmuma BOSCH Company degvielas sprauslu sprauslu atveres diametrs ir 0,169 mm × 6. Pie tik maza sprauslas atveres diametra un tik augsta iesmidzināšanas spiediena degvielas plūsma ir ārkārtīgi nestabilā stāvoklī, izsmidzināšanas konuss Degvielas stara leņķis kļūst lielāks, un degvielas izsmidzināšana ir labāka. Tomēr iespiešanās attālums ir samazinājies. Tāpēc oriģinālā dīzeļdzinēja ieplūdes gaisa virpuļu intensitāte un sadegšanas kameras struktūras forma ir jāmaina, lai nodrošinātu vislabāko sadegšanas procesu.
Degvielas iesmidzināšanas solenoīda vārstam, tā kā Common rail sistēmai ir nepieciešams pietiekams atvēršanās ātrums, un ņemot vērā, ka iepriekšēja-iesmidzināšana ir svarīga iesmidzināšanas metode, lai uzlabotu dīzeļdzinēju veiktspēju, vadības solenoīda vārsta reakcijas laiks ir vēl vairāk jāsaīsina.
4. Augsta spiediena eļļas caurule
Augstspiediena{0}}degvielas caurule ir kanāls, kas savieno Common Rail cauruli un elektroniski vadāmo degvielas iesmidzinātāju. Tam ir jābūt pietiekamai degvielas plūsmai, lai samazinātu spiediena kritumu degvielas plūsmas laikā un samazinātu spiediena svārstības augstspiediena cauruļvadu sistēmā. Tam vajadzētu izturēt augsta-piediena degvielas triecienu, un spiedienam kopējā sliedē ir jābūt ātri noregulētam palaišanas laikā. Augstspiediena-degvielas cauruļu garumiem katrā cilindrā jābūt pēc iespējas vienādiem, lai nodrošinātu, ka katram dīzeļdzinēja sprauslai ir vienāds degvielas iesmidzināšanas spiediens, tādējādi samazinot degvielas iesmidzināšanas tilpuma novirzi starp dzinēja cilindriem. Šenžeņā augstspiediena{8}}eļļas caurulēm jābūt pēc iespējas īsām, lai samazinātu spiediena zudumus no kopējās sliedes līdz degvielas iesmidzināšanai. Uzņēmuma BOSCH Company augstspiediena{10}}eļļas caurules ārējais diametrs ir 6 mm, bet iekšējais diametrs ir 2,4 mm. Japānas uzņēmuma Denso Company augstspiediena{14}}eļļas caurules ārējais diametrs ir 8 mm, bet iekšējais diametrs ir 3 mm.
Augstais spiediens Common Rail dobumā tiek tieši izmantots iesmidzināšanai, novēršot nepieciešamību pēc pastiprinātāja mehānisma degvielas iesmidzināšanas mehānismā. Turklāt Common Rail dobumā pastāvīgi tiek pakļauts augsts spiediens, un augstspiediena eļļas sūknim nepieciešamais griezes moments ir daudz mazāks nekā tradicionālajam eļļas sūknim.
Izmantojot augstspiediena eļļas sūkņa spiedienu regulējošo solenoīda vārstu-, eļļas spiedienu Common rail dobumā var elastīgi pielāgot atbilstoši dzinēja slodzes apstākļiem, kā arī ekonomijas un izmešu prasībām, jo īpaši optimizējot dzinēja veiktspēju zemā-apgriezienu skaita ziņā.
Iesmidzināšanas laiku, degvielas iesmidzināšanas tilpumu un iesmidzināšanas ātrumu kontrolē degvielas inžektora solenoīda vārsts. Var elastīgi pielāgot arī degvielas iesmidzināšanas apjomu pirms-un pēc-iesmidzināšanas dažādos darba apstākļos un intervālu ar galveno iesmidzināšanu.
Augstspiediena-common rail sistēma sastāv no piecām daļām, proti, augstspiediena-eļļas sūkņa, Common Rail dobuma un augstspiediena eļļas caurules, degvielas inžektora, elektriskā vadības bloka, dažādiem sensoriem un izpildmehānismiem. Degvielas padeves sūknis sūknē degvielu no degvielas tvertnes augstspiediena degvielas sūkņa degvielas ieplūdes atverē. Augstspiediena-degvielas sūknis, ko darbina dzinējs, paaugstina degvielu un nosūta to Common Rail dobumā. Pēc tam solenoīda vārsts kontrolē katra cilindra degvielas sprauslas, lai attiecīgajā laikā izsmidzinātu degvielu.
Iepriekšēja-iesmidzināšana attiecas uz neliela daudzuma degvielas iesmidzināšanu cilindrā pirms galvenās iesmidzināšanas, kur cilindrā notiek iepriekšēja-sajaukšana vai daļēja sadegšana, tādējādi saīsinot galvenās iesmidzināšanas aizdedzes aizkaves periodu. Tādā veidā samazināsies gan cilindra spiediena pieauguma temps, gan maksimālais spiediens, padarot dzinēja darbību mērenāku. Tajā pašā laikā balona temperatūras pazemināšanās noved pie NOx emisiju samazināšanās. Iepriekšēja iesmidzināšana var arī samazināt aizdedzes izlaiduma iespēju un uzlabot augstspiediena-common rail sistēmu aukstās palaišanas veiktspēju.
Iesmidzināšanas ātruma samazināšana galvenās iesmidzināšanas sākumposmā var arī samazināt cilindrā iesmidzinātās eļļas daudzumu aizdedzes aizkaves periodā. Iesmidzināšanas ātruma palielināšana galvenās iesmidzināšanas vidējā posmā var saīsināt iesmidzināšanas laiku, tādējādi samazinot lēno-degšanas periodu, ļaujot sadegšanu pabeigt efektīvākā dzinēja kloķvārpstas leņķa diapazonā, palielinot izejas jaudu, samazinot degvielas patēriņu un samazinot kvēpu emisijas. Ātra degvielas pārtraukšana- galvenās iesmidzināšanas beigās var samazināt nepilnīgu degvielas sadegšanu, kā arī samazināt dūmu un ogļūdeņražu emisijas.
Paplašināta lasīšana:
Dīzeļa Common Rail sistēma ir izstrādāta trīs paaudzēs, un tai ir spēcīgs tehniskais potenciāls. Pirmās-paaudzes Common Rail augstspiediena-sūknis vienmēr tika uzturēts visaugstākajā spiedienā, kā rezultātā tika iztērēta enerģija un ļoti augsta degvielas temperatūra. Otrā paaudze var pielāgot izejas spiedienu atbilstoši dzinēja prasībām, un tai ir gan pirms-iesmidzināšanas, gan pēc{5}}iesmidzināšanas funkcijas. Iepriekšēja iesmidzināšana samazina dzinēja troksni: vienas miljonās sekundes laikā pirms galvenās iesmidzināšanas cilindrā tiek iesmidzināts neliels degvielas daudzums kompresijas aizdedzei, iepriekš uzsildot sadegšanas kameru. Iepriekš uzkarsētais cilindrs atvieglo kompresijas aizdedzi pēc galvenās iesmidzināšanas. Spiediens un temperatūra cilindra iekšpusē vairs pēkšņi nepalielinās, kas veicina degšanas trokšņa samazināšanos. Izplešanās procesa laikā notiek pēc-iesmidzināšana, radot otrreizēju sadegšanu, kas paaugstina temperatūru cilindrā par 200–250 grādiem pēc Celsija un samazina ogļūdeņražu daudzumu izplūdes gāzēs.
Pateicoties tā spēcīgajam tehniskajam potenciālam, šodien ražotāji ir pievērsuši uzmanību trešās paaudzes Common rail sistēmām - pjezo common rail sistēmai. Pjezoelektriskie izpildmehānismi ir nomainījuši solenoīda vārstus, tādējādi panākot precīzāku iesmidzināšanas vadību. Bez atgaitas eļļas caurules konstrukcija ir vienkāršāka. Spiedienu var elastīgi regulēt no 200 līdz 2000 bāriem. Minimālo iesmidzināšanas tilpumu var kontrolēt pie 0,5 mm³, samazinot dūmu un NOX emisijas.
Elektroniskā vadība attiecas uz degvielas iesmidzināšanas sistēmu, ko kontrolē dators. ECU (pazīstams kā dators) precīzi kontrolē katra degvielas iesmidzinātāja degvielas iesmidzināšanas apjomu un laiku, kas var sasniegt vislabāko līdzsvaru starp degvielas ekonomiju un dīzeļdzinēja jaudas veiktspēju. Turpretim tradicionālie dīzeļdzinēji ir mehāniski kontrolēti, un vadības precizitāti nevar garantēt. "Augsts spiediens" attiecas uz degvielas iesmidzināšanas sistēmas spiedienu, kas ir trīs reizes lielāks nekā tradicionālajiem dīzeļdzinējiem, sasniedzot līdz 200 MPa (kamēr tradicionālo dīzeļdzinēju degvielas iesmidzināšanas spiediens ir no 60 līdz 70 MPa). Augsts spiediens nodrošina labāku izsmidzināšanu un pilnīgu sadegšanu, tādējādi uzlabojot jaudu un galu galā panākot degvielas ietaupījumu.
Common rail vienlaikus piegādā degvielu katram inžektoram pa kopēju degvielas padeves cauruli. Degvielas iesmidzināšanas tilpumu precīzi aprēķina ECU, un katram inžektoram vienlaikus tiek nodrošināta tāda pati degvielas masa un spiediens, padarot dzinēju vienmērīgāku un tādējādi optimizējot dīzeļdzinēja kopējo veiktspēju. Turpretim tradicionālajos dīzeļdzinējos katrs cilindrs iesmidzina degvielu neatkarīgi, ar nekonsekventu degvielas iesmidzināšanas tilpumu un spiedienu, kā rezultātā notiek nevienmērīga darbība, nestabila degšana, augsts troksnis un augsts degvielas patēriņš.
Mūsdienās iekšzemē ražotie dīzeļdzinēji, kas ir aprīkoti ar starptautiski progresīvu elektroniski kontrolētu augstspiediena Common Rail tehnoloģiju, ir pārņēmuši jaunākās Eiropas un Amerikas dīzeļdzinēju pamattehnoloģijas un ir ievērojami pārāki par tradicionālajiem dīzeļdzinējiem ar turbokompresoru. Tam ir par 8% augstāka sadegšanas efektivitāte, par 10% zemāka oglekļa dioksīda emisija un par 15% samazināts trokšņa līmenis salīdzinājumā ar tradicionālajiem turbodīzeļdzinējiem, pilnībā mainot priekšstatu par dīzeļdzinējiem cilvēku prātos kā trokšņainus un melnus dūmus.