A nagynyomású üzemanyag-szivattyú a közös üzemanyag-ellátó csőbe juttatja az üzemanyagot, és az üzemanyagot közvetlenül a hengerbe fecskendezik az üzemanyag-befecskendező szelep vezérlésével. A nagy-nyomású közös nyomócsöves teljesen elválasztja a befecskendezési folyamatot az olajnyomás keletkezésétől, biztosítva, hogy az üzemanyag-ellátási nyomást ne befolyásolja a motor fordulatszáma.
Előnyök
Az üzemanyag-befecskendezési nyomás a nagynyomású{0}}common rail rendszerben rugalmasan állítható. Meghatározható a különböző munkakörülményekhez szükséges optimális befecskendezési nyomás, ezáltal optimalizálható a dízelmotor átfogó teljesítménye.
2. Függetlenül és rugalmasan tudja szabályozni az üzemanyag-befecskendezés időzítését. A magas befecskendezési nyomással (120 MPa-tól 200 MPa-ig) kombinálva egyidejűleg képes szabályozni az NOx-et és a részecskéket (PM) viszonylag kis tartományon belül, hogy megfeleljen a kibocsátási követelményeknek.
3. Az üzemanyag-befecskendezési sebesség változtatásának rugalmas szabályozásával ideális üzemanyag-befecskendezési mintát érhetünk el, ami megkönnyíti az elő--befecskendezést és a többszörös befecskendezést. Ez nemcsak a dízelmotorok NOx-szintjét csökkenti, hanem kiváló teljesítményt és gazdaságosságot is biztosít.
4. Az üzemanyag-befecskendezést egy elektromágneses szelep vezérli, amely nagy szabályozási pontossággal rendelkezik. Nem lesznek buborékok vagy nulla maradéknyomás a nagynyomású{2}}üzemanyag-körben. Ezért a dízelmotor működési tartományán belül a keringő üzemanyag-befecskendezési térfogat ingadozása kicsi, és javítható az egyes hengerek egyenetlen üzemanyag-ellátása, ezáltal csökkentve a dízelmotor vibrációját és a károsanyag-kibocsátást.
Műszaki összefoglaló
A dízelmotorokban a nagy sebességű{0}}üzemmód miatt a dízel befecskendezési folyamata mindössze néhány ezredmásodpercet vesz igénybe. Kísérletek igazolták, hogy a nyomás a nagynyomású olajcső különböző pontjain idővel és pozícióval változik a befecskendezési folyamat során. A gázolaj összenyomhatósága és a dízel nagynyomású üzemanyagcsőben lévő nyomásingadozása miatt a tényleges üzemanyag-befecskendezési állapot jelentősen eltér az üzemanyag-befecskendező szivattyú által meghatározott dugattyús üzemanyag-ellátási szabálytól.
Néha a fő befecskendezést követően az üzemanyagcsőben bekövetkező nyomásingadozás hatására a nagynyomású{0}}üzemanyagcsőben a nyomás ismét megemelkedik, és eléri azt a nyomást, amely az üzemanyag-befecskendező szelepének kinyílását okozza. Ez újra kinyitja a már zárt tűszelepet, ami egy másodlagos üzemanyag-befecskendezési jelenséget eredményez. Mivel a másodlagos üzemanyag-befecskendezés nem égethető el teljesen, ez növeli a füst- és szénhidrogén (HC) kibocsátást, valamint az üzemanyag-fogyasztást. Ezenkívül a nagynyomású olajcsőben a maradék nyomás minden befecskendezési ciklus után megváltozik, ami instabil befecskendezést okoz. Ez a jelenség különösen nagy valószínűséggel fordul elő alacsony-sebesség-tartományban. Súlyos esetekben nemcsak az üzemanyag-befecskendezés egyenetlen, hanem időszakos nem{8}}befecskendezés is előfordulhat. A dízelmotorok üzemanyagnyomás-változásának hibáinak megoldására a modern dízelmotorok a közös nyomócsöves technológiát alkalmazzák.
A nagy-nyomású közös nyomócsöves technológia olyan üzemanyag-ellátási módra utal, amelyben a befecskendezési nyomás létrehozása és a befecskendezési folyamat teljesen elválik egy zárt-hurkú rendszerben, amely nagy-nyomású üzemanyag-szivattyúból, nyomásérzékelőből és ECU-ból áll. A nagy-nyomású üzemanyag-szivattyú nagy-nyomású üzemanyagot szállít a közös üzemanyag-ellátó csőbe, és a közös üzemanyag-ellátó csőben lévő olajnyomást pontosan szabályozzák, így a nagynyomású üzemanyag-csőben lévő nyomás független a motor fordulatszámától. Jelentősen csökkentheti a dízelmotor üzemanyag-ellátási nyomásának motorfordulatszámtól való ingadozását, ezzel csökkentve a hagyományos dízelmotorok hibáit. Az ECU szabályozza az üzemanyag-befecskendező szelep üzemanyag-befecskendezési mennyiségét. Az üzemanyag-befecskendezési térfogat nagysága az üzemanyag-elosztócső (közös üzemanyag-ellátó cső) nyomásától és a mágnesszelep nyitásának időtartamától függ.
Technikai elv
A nagy{0}}nyomású közös nyomócsöves rendszer főként egy elektronikus vezérlőegységből, egy nagy A nagy-nyomású üzemanyag-szivattyú nyomás alá helyezi az üzemanyagot, és a nagynyomású A nyomást a nagynyomású A nagynyomású üzemanyag-elosztócsőben lévő üzemanyag a nagynyomású A gép üzemállapotának megfelelően a megfelelő üzemanyag-befecskendezési időzítést és időtartamot az elektronikus vezérlőegység határozza meg. Az üzemanyagot az elektro{15}}hidraulikus vezérlésű elektronikus üzemanyag-befecskendező fecskendezi be a hengerbe.
1. Nagynyomású-olajszivattyú
A nagynyomású üzemanyag-szivattyú üzemanyag-ellátó térfogatának tervezési kritériuma annak biztosítása, hogy a dízelmotor üzemanyag-befecskendezési mennyiségének és szabályozott üzemanyag-mennyiségének összege minden körülmények között, valamint az indítás és a gyorsítás során felmerülő üzemanyagmennyiség-változási igény teljesüljön. Mivel a közös nyomócsöves rendszerben az üzemanyag-befecskendezési nyomás kialakulása független az üzemanyag-befecskendezési folyamattól, és az üzemanyag-befecskendezési időzítést nem garantálja a nagy-nyomású üzemanyag-szivattyú CAM-ja, a nagy-nyomású üzemanyag-szivattyú CAM-nyomása a legkisebb csúcsnyomaték, a legkisebb érintkezési feszültség és a legnagyobb kopásállóság tervezési elvei szerint tervezhető.
A legtöbb vállalat három{0}}hengeres radiális dugattyús szivattyút használ dízelmotorral, hogy akár 135 MPa nyomást állítson elő. Ez a nagynyomású A terhelés is viszonylag egyenletes, és a működési zaj is csökken. A nyomásszabályozás ennek a rendszernek a nagynyomású közös nyomócsöves üregében az üzemanyagnak a közös nyomócsöves üregben történő kiürítésével valósul meg. Az energiaveszteség csökkentése érdekében, amikor az üzemanyag-befecskendezés mennyisége kicsi, a három{11}}hengeres radiális dugattyús szivattyú egyik üzemanyagnyomás-egysége leáll az üzemanyag-ellátás csökkentése érdekében.
2. Nagy-nyomású olajsín (közös nyomócsöves)
A közös nyomócsöves cső elosztja az üzemanyag-ellátó szivattyú által biztosított nagynyomású{0}} tüzelőanyagot az egyes injektorokhoz, amelyek akkumulátorként működnek. A térfogatának csökkentenie kell a nagy-nyomású üzemanyag-szivattyú üzemanyag-ellátási nyomás-ingadozásait és az üzemanyag-befecskendezési folyamat okozta nyomásingadozásokat az egyes befecskendező szelepekben, így a nagynyomású A térfogata azonban nem lehet túl nagy ahhoz, hogy a közös nyomócsöves nyomásreakció sebessége elegendő legyen a dízelmotor működési körülményeinek változásának gyors követéséhez.
Nyomásérzékelők, folyadékáramlási pufferek (áramhatárolók) és nyomáshatárolók szintén fel vannak szerelve a nagynyomású- közös nyomócsövön. A nyomásérzékelő a nagynyomású olajsín nyomásjelét{2}}adja az ECU-nak. A wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen folyadékáram-puffer (áramláskorlátozó) biztosítja, hogy az üzemanyag-befecskendező szelephez való üzemanyag-ellátás megszakadjon, ha az üzemanyag-befecskendező szelepben szivárgási hiba lép fel, és csökkentheti a nyomásingadozást a közös nyomócsövön és a nagy{4}}nyomású üzemanyag-vezetékekben. A nyomáshatároló gondoskodik arról, hogy amikor abnormális nyomás lép fel a nagynyomású olajsínben, a nagynyomású
3. Elektronikusan vezérelt üzemanyag-befecskendező
Az elektronikusan vezérelt üzemanyag-befecskendező a közös nyomócsöves üzemanyagrendszer legfontosabb és legösszetettebb eleme. Feladata, hogy az ECU által küldött vezérlőjelek alapján szabályozza a mágnesszelep nyitását és zárását, hogy az üzemanyagot a nagy-nyomású üzemanyag-elosztócsőben a dízelmotor égésterébe fecskendezze be az optimális befecskendezési időzítéssel, befecskendezési mennyiséggel és befecskendezési sebességgel.
Az előre meghatározott tüzelőanyag-befecskendezési forma eléréséhez az üzemanyag-befecskendező szelep ésszerű és optimalizált kialakítására van szükség. A vezérlőkamra térfogata határozza meg a tűszelep érzékenységét nyitásakor. Ha a vezérlőkamra térfogata túl nagy, a tűszelep nem tudja gyorsan levágni az üzemanyag-ellátást az üzemanyag-befecskendezés végén, ami az üzemanyag rossz porlasztását eredményezi a későbbi szakaszban. A vezérlőkamra térfogata túl kicsi ahhoz, hogy elegendő hatékony löketet biztosítson a tűszelep számára, ami növeli az áramlási ellenállást a befecskendezési folyamat során. Ezért a vezérlőkamra térfogatát is ésszerűen kell megválasztani a modell maximális üzemanyag-befecskendezési térfogata alapján.
Ezenkívül a tüzelőanyag-befecskendező szelep minimális üzemanyag-befecskendezési nyomása függ a visszatérő üzemanyag-térfogat-nyílás és a beszívott üzemanyag-térfogat-nyílás áramlási sebességétől, valamint a vezérlődugattyú homlokfelületétől. Az üzemanyag-bevezető nyílás, az üzemanyag-visszavezető nyílás és a vezérlőkamra szerkezeti méreteinek meghatározása után meghatározzuk a stabil és legrövidebb üzemanyag-befecskendezési folyamatot ahhoz, hogy az üzemanyag-befecskendező tűszelepe teljesen nyitva legyen, és ezzel egyidejűleg meghatározzuk az üzemanyag-befecskendező szelep stabil minimális üzemanyag-befecskendezési térfogatát. A vezérlőkamra térfogatának csökkentése gyorsabbá teheti a tűszelep reakciósebességét, és minimalizálhatja az üzemanyag hőmérsékletének a fúvóka üzemanyag-befecskendezési térfogatára gyakorolt hatását.
A vezérlőterem hangereje azonban nem csökkenthető korlátlanul. Biztosítania kell az üzemanyag-befecskendező szelep tűszelepének megemelését, hogy teljesen kinyissa a tűszelepet. A két vezérlőfurat határozza meg a vezérlőkamrában uralkodó dinamikus nyomást, ami viszont meghatározza a tűszelep mozgási törvényét. E két lyuk áramlási együtthatóinak gondos beállításával ideális üzemanyag-befecskendezési törvény hozható létre.
A nagynyomású közös nyomócsöves befecskendező rendszer rendkívül magas befecskendezési nyomása miatt-az üzemanyag-befecskendezők fúvókanyílásainak keresztmetszete nagyon kicsi. Például a BOSCH Company üzemanyag-befecskendező szelepeinek fúvóka furatának átmérője 0,169 mm × 6. Ilyen kis fúvókafurat-átmérő és ilyen nagy befecskendezési nyomás mellett a tüzelőanyag áramlása rendkívül instabil állapotban van, a permetező kúp megnő az üzemanyagsugár szöge, és jobb az üzemanyag porlasztása, azonban a behatolási távolság csökkent. Ezért az eredeti dízelmotor beszívott levegőjének örvényintenzitását és az égéstér szerkezetének alakját meg kell változtatni a legjobb égési folyamat biztosítása érdekében.
Az üzemanyag-befecskendező mágnesszelepénél, mivel a közös nyomócsöves rendszer megköveteli, hogy megfelelő nyitási sebességgel rendelkezzen, és figyelembe véve, hogy az elő{0}}befecskendezés fontos befecskendezési módszer a dízelmotorok teljesítményének javítására, a vezérlő mágnesszelep reakcióidejét még inkább le kell rövidíteni.
4. Nagynyomású-olajcső
A nagynyomású üzemanyagcső a közös nyomócsövet és az elektronikusan vezérelt üzemanyag-befecskendezőt összekötő csatorna. Elegendő tüzelőanyag-áramlással kell rendelkeznie ahhoz, hogy csökkentse a nyomásesést az üzemanyag áramlása közben, és minimalizálja a nyomásingadozást a nagynyomású csővezetékrendszerben. Ellenállnia kell a nagy-nyomású üzemanyag hatásának, és a nyomást a közös nyomócsöben gyorsan be kell állítani az indítás során. A nagynyomású üzemanyagcsövek hosszának minden hengerben a lehető legegyenlőbbnek kell lennie annak biztosítása érdekében, hogy a dízelmotor minden befecskendezőjének üzemanyag-befecskendezési nyomása azonos legyen, ezáltal csökkentve az üzemanyag-befecskendezési térfogat eltérését a motor hengerei között. Sencsenben a nagynyomású olajcsöveknek a lehető legrövidebbeknek kell lenniük, hogy minimálisra csökkentsék a nyomásveszteséget a közös nyomócsőtől az üzemanyag-befecskendezőig. A BOSCH Company nagynyomású{10}}olajcsövének külső átmérője 6 mm, belső átmérője 2,4 mm. A Denso Company of Japan nagynyomású{14}}olajcsövének külső átmérője 8 mm, belső átmérője 3 mm.
A közös nyomócsöves üregben lévő magas nyomást közvetlenül a befecskendezésre használják, így nincs szükség nyomásfokozó mechanizmusra az üzemanyag-befecskendező szelepen belül. Ezenkívül a közös nyomócsöves üreg folyamatosan nagy nyomás alatt van, és a nagynyomású olajszivattyú által igényelt nyomaték sokkal kisebb, mint a hagyományos olajszivattyúé.
A nagynyomású olajszivattyún található nyomásszabályozó mágnesszelepen keresztül a
A befecskendezési időzítést, az üzemanyag-befecskendezési mennyiséget és a befecskendezési sebességet az üzemanyag-befecskendező szelepén található mágnesszelep szabályozza. Rugalmasan állítható az elő--befecskendezési és utó-befecskendezési üzemanyag-befecskendezés különböző munkakörülmények között, valamint a főbefecskendezés intervalluma is.
A nagy-nyomású közös nyomócsöves rendszer öt részből áll, nevezetesen a nagy-nyomású olajszivattyúból, a közös nyomócsöves üregből és a nagynyomású Az üzemanyag-ellátó szivattyú az üzemanyagtartályból pumpálja az üzemanyagot a nagy-nyomású üzemanyag-szivattyú üzemanyag-bemenetébe. A motor által meghajtott-nagynyomású üzemanyag-szivattyú nyomás alá helyezi az üzemanyagot, és a közös nyomócsöves üregbe juttatja. Ezután a mágnesszelep vezérli az egyes hengerek tüzelőanyag-befecskendezőit, hogy a megfelelő időpontban üzemanyagot permetezzen.
Az előbefecskendezés azt a folyamatot jelenti, amikor kis mennyiségű üzemanyagot fecskendeznek be a hengerbe a főbefecskendezés előtt, ahol előkeveredés vagy részleges égés megy végbe a hengeren belül, ezáltal lerövidül a fő befecskendezés gyújtáskésleltetési ideje. Ily módon a hengernyomás növekedési üteme és a csúcsnyomás is csökken, ami mérsékeltebbé teszi a motor működését. Ugyanakkor a henger hőmérsékletének csökkenése az NOx-kibocsátás csökkenéséhez vezet. Az előbefecskendezés csökkentheti a gyújtáskimaradás lehetőségét és javíthatja a nagynyomású közös nyomócsöves rendszerek hidegindítási teljesítményét-.
A befecskendezési sebesség csökkentése a fő befecskendezés kezdeti szakaszában a gyújtáskésleltetési időszak alatt a hengerbe fecskendezett olaj mennyiségét is csökkentheti. A befecskendezési sebesség növelése a fő befecskendezés középső szakaszában lerövidítheti a befecskendezési időt, ezáltal csökkentve a lassú{1}}égési időszakot, lehetővé téve az égést a motor hatékonyabb főtengely-szögtartományában, növelve a kimenő teljesítményt, csökkentve az üzemanyag-fogyasztást és a koromkibocsátást. Az üzemanyag gyors leállítása-a főbefecskendezés végén csökkentheti az üzemanyag tökéletlen égését, valamint csökkentheti a füst- és szénhidrogén-kibocsátást.
Bővített olvasás:
A dízel közös nyomócsöves rendszert három generáción keresztül fejlesztették ki, és erős műszaki potenciállal rendelkezik. Az első -generációs közös nyomócsöves nagynyomású-szivattyút mindig a legmagasabb nyomáson tartották, ami energiapazarlást és nagyon magas üzemanyag-hőmérsékletet eredményezett. A második generáció be tudja állítani a kimenő nyomást a motor követelményei szerint, és rendelkezik befecskendezés előtti-és utó{5}}funkciókkal is. Az előbefecskendezés csökkenti a motor zaját: a fő befecskendezés előtt egy milliomod másodpercen belül kis mennyiségű üzemanyagot fecskendeznek be a hengerbe kompressziós gyújtáshoz, előmelegítve az égésteret. Az előmelegített henger megkönnyíti a kompressziós gyújtást a főbefecskendezés után. A henger belsejében a nyomás és a hőmérséklet már nem emelkedik hirtelen, ami elősegíti az égési zaj csökkentését. A tágulási folyamat során utólagos befecskendezés történik, másodlagos égést generálva, amely 200-250 Celsius-fokkal növeli a henger belsejében a hőmérsékletet, és csökkenti a kipufogógázban lévő szénhidrogének mennyiségét.
Erős műszaki potenciálja miatt ma a gyártók a közös nyomócsöves rendszerek harmadik generációját - a piezo common rail rendszert tűzték ki célul. A piezoelektromos szelepmozgatók kicserélték a mágnesszelepeket, így precízebb befecskendezési szabályozás érhető el. A visszatérő olajcső nélkül a szerkezet egyszerűbb. A nyomás rugalmasan állítható 200 és 2000 bar között. A minimális befecskendezési térfogat 0,5 mm³-re szabályozható, csökkentve a füst- és NOx-kibocsátást.
Az elektronikus vezérlés azt jelenti, hogy az üzemanyag-befecskendező rendszert számítógép vezérli. Az ECU (közismert nevén számítógép) pontosan szabályozza az üzemanyag-befecskendezési mennyiséget és az egyes üzemanyag-befecskendezők időzítését, amivel a legjobb egyensúly érhető el a dízelmotor üzemanyag-takarékossága és teljesítménye között. Ezzel szemben a hagyományos dízelmotorok mechanikus vezérlésűek, a szabályozás pontossága nem garantálható. A "nagy nyomás" azt jelenti, hogy az üzemanyag-befecskendező rendszer nyomása háromszor nagyobb, mint a hagyományos dízelmotoroké, eléri a 200 MPa-t (míg a hagyományos dízelmotorok üzemanyag-befecskendezési nyomása 60 és 70 MPa között van). A magas nyomás jobb porlasztást és teljes égést biztosít, ezáltal javítja a teljesítményt, és végső soron üzemanyag-megtakarítást ér el.
A közös nyomócsöves egy közös üzemanyag-ellátó csövön keresztül minden befecskendezőt egyszerre lát el üzemanyaggal. Az üzemanyag-befecskendezés mennyiségét az ECU pontosan kiszámítja, és minden befecskendező szelephez egyszerre azonos tömegű és üzemanyag-nyomású üzemanyag jut, ami simábbá teszi a motor működését, és ezáltal optimalizálja a dízelmotor általános teljesítményét. Ezzel szemben a hagyományos dízelmotorok minden hengerébe egymástól függetlenül fecskendeznek be üzemanyagot, inkonzisztens üzemanyag-befecskendezési térfogattal és nyomással, ami egyenetlen működést, instabil égést, magas zajszintet és magas üzemanyag-fogyasztást eredményez.
Napjainkban a hazai gyártású dízelmotorok, amelyek nemzetközileg fejlett, elektronikusan vezérelt nagynyomású közös nyomócsöves technológiával vannak felszerelve, átvették az európai és amerikai dízelmotorok legújabb alaptechnológiáit, és jelentősen felülmúlják a hagyományos turbófeltöltős dízelmotorokat. A hagyományos turbófeltöltésű dízelmotorokhoz képest 8%-kal magasabb égési hatásfokkal, 10%-kal alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátással és 15%-kal kisebb zajszinttel rendelkezik, teljesen megváltoztatva az emberek fejében a dízelmotorok zajos és fekete füstöt kibocsátó képét.