Högtrycksbränslepumpen levererar bränsle till det gemensamma bränsletillförselröret och bränslet sprutas direkt in i cylindern genom att styra bränsleinsprutaren. Common rail med högt-tryck skiljer helt insprutningsprocessen från genereringen av oljetryck, vilket säkerställer att bränsletillförseltrycket inte påverkas av motorvarvtalet.
Fördelar
Bränsleinsprutningstrycket i högtrycks common rail-systemet- är flexibelt justerbart. Det optimala insprutningstrycket som krävs för olika arbetsförhållanden kan bestämmas och därigenom optimera dieselmotorns omfattande prestanda.
2. Den kan självständigt och flexibelt styra bränsleinsprutningen. I kombination med ett högt insprutningstryck (120MPa till 200MPa) kan den samtidigt kontrollera NOx och partiklar (PM) inom ett relativt litet område för att uppfylla utsläppskraven.
3. Flexibel kontroll av förändringar av bränsleinsprutningshastigheten kan uppnå ett idealiskt bränsleinsprutningsmönster, vilket gör det enkelt att implementera för-insprutning och flera injektioner. Detta minskar inte bara NOx i dieselmotorer utan säkerställer också utmärkt kraftprestanda och ekonomi.
4. Bränsleinsprutningen styrs av en elektromagnetisk ventil, med hög kontrollnoggrannhet. Det kommer inte att finnas några bubblor eller noll resttryck i högtrycksbränslekretsen-. Därför, inom dieselmotorns arbetsområde, är variationen i den cirkulerande bränsleinsprutningsvolymen liten, och den ojämna bränsletillförseln till varje cylinder kan förbättras, vilket därigenom minskar dieselmotorns vibrationer och sänker utsläppen.
Teknisk sammanfattning
I dieselmotorer tar-höghastighet att insprutningsprocessen för diesel bara tar några tusendelar av en sekund. Experiment har visat att trycket vid olika punkter i oljeröret med högt-tryck varierar med tid och position under insprutningsprocessen. På grund av dieselns kompressibilitet och dieselns tryckfluktuationer i högtrycksbränsleledningen skiljer sig det faktiska bränsleinsprutningstillståndet avsevärt från regeln för kolvens bränsletillförsel som specificeras av bränsleinsprutningspumpen.
Ibland, efter huvudinsprutningen, kommer tryckfluktuationen i bränsleröret att göra att trycket i högtrycksbränsleröret stiger igen och når det tryck som gör att nålventilen på bränsleinsprutaren öppnas. Detta kommer att öppna den redan stängda nålventilen igen, vilket resulterar i ett sekundärt bränsleinsprutningsfenomen. Eftersom den sekundära bränsleinsprutningen inte kan förbrännas helt, ökar den utsläppen av rök och kolväte (HC), och bränsleförbrukningen ökar. Dessutom ändras resttrycket i högtrycksoljeröret- efter varje insprutningscykel, vilket sedan orsakar instabil injektion. Det här fenomenet är särskilt sannolikt att inträffa i det låga-hastighetsområdet. I svåra fall är inte bara bränsleinsprutningen ojämn, utan intermittent icke-insprutning kan också förekomma. För att komma till rätta med defekten med bränsletrycksvariation i dieselmotorer använder moderna dieselmotorer en teknik som kallas common rail.
Hög-common rail-teknik avser en bränsletillförselmetod där genereringen av insprutningstryck och insprutningsprocessen är helt separerade i ett slutet-slingsystem som består av en hög-bränslepump, trycksensor och ECU. Bränslepumpen med högt-tryck levererar bränsle med högt-tryck till det gemensamma bränsletillförselröret, och oljetrycket i det gemensamma bränsletillförselröret är exakt kontrollerat, vilket gör trycket i högtrycksbränsleröret oberoende av motorvarvtalet. Det kan avsevärt minska variationen av dieselmotorns bränsletillförseltryck med motorvarvtalet, vilket minskar defekterna hos traditionella dieselmotorer. ECU:n styr bränsleinsprutningsvolymen för bränsleinsprutaren. Storleken på bränsleinsprutningsvolymen beror på trycket i bränsleskenan (gemensamt bränsletillförselrör) och hur länge magnetventilen öppnar.
Teknisk princip
Högtrycks common rail-systemet består huvudsakligen av en elektronisk styrenhet, en hög-oljepump, en ackumulator (common rail-rör), elektroniska styrbränsleinjektorer och olika sensorer, etc. Lågtrycksbränslepumpen matar in bränsle till hög-bränslepumpen. Högtrycksbränslepumpen trycksätter bränslet och skickar det in i högtrycksbränsleskenan (ackumulatorn). Trycket i högtrycksbränsleskenan justeras av den elektroniska styrenheten baserat på bränsleskenans tryck som mäts av bränsleskenans trycksensor och efter behov. Bränslet i-högtrycksbränsleskenan passerar genom-högtrycksoljeröret. Beroende på maskinens driftsstatus bestäms lämplig bränsleinsprutningstid och varaktighet av den elektroniska styrenheten. Bränslet sprutas in i cylindern av den elektro-hydrauliskt styrda elektroniska bränsleinsprutaren.
1. Hög-oljepump
Designkriteriet för bränsletillförselvolymen för en högtrycksbränslepump är att säkerställa att summan av bränsleinsprutningsvolymen och den kontrollerade bränslevolymen för dieselmotorn under alla omständigheter, såväl som kravet på bränslevolymförändringar under start och acceleration, uppfylls. Eftersom genereringen av bränsleinsprutningstryck i common rail-systemet är oberoende av bränsleinsprutningsprocessen och tidpunkten för bränsleinsprutningen inte garanteras av hög-trycksbränslepumpens CAM, kan tryck CAM för hög-bränslepumpen utformas i enlighet med designprinciperna för det lägsta toppvridmomentet, den minsta slitstyrkan och den högsta slitstyrkan.
De flesta företag använder tre-cylindriga radialkolvpumpar som drivs av dieselmotorer för att generera tryck på upp till 135 MPa. Denna högtrycksoljepump använder flera oljetryckskammar i varje oljetrycksenhet, vilket minskar dess maximala vridmoment till 1/9 av det för traditionella högtrycksoljepumpar. Belastningen är också relativt likformig och driftsljudet reduceras. Tryckregleringen i högtrycks common rail-hålrummet i detta system uppnås genom att tömma ut bränslet i common rail-hålet. För att minska effektförlusten, när bränsleinsprutningsvolymen är liten, kommer en av bränsletrycksenheterna i den tre{11}}cylindriga radiella kolvpumpen att stängas av för att minska bränsletillförseln.
2. Hög-oljeskena (common rail-rör)
Common rail-röret distribuerar högtrycksbränslet från bränsletillförselpumpen till varje injektor och fungerar som en ackumulator. Dess volym bör minska tryckfluktuationerna i bränsletillförseln för hög-bränslepumpen och trycksvängningarna som orsakas av bränsleinsprutningsprocessen i varje injektor, vilket håller tryckfluktuationerna i högtrycksbränsleskenan under 5MPa. Dess volym kan dock inte vara för stor för att säkerställa att common rail har tillräcklig trycksvarshastighet för att snabbt spåra förändringarna i dieselmotorns driftsförhållanden.
Trycksensorer, vätskeflödesbuffertar (strömbegränsare) och tryckbegränsare är också installerade på-högtrycks common rail-rören. Trycksensorn skickar trycksignalen från högtrycksoljan till ECU:n-. Vätskeflödesbufferten (flödesbegränsaren) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen säkerställer att bränsletillförseln till bränsleinsprutaren stängs av när ett bränsleläckagefel uppstår i bränsleinsprutaren, och kan även minska tryckfluktuationerna i common rail- och högtrycksbränsleledningarna. Tryckbegränsaren säkerställer att när onormalt tryck uppstår i hög-oljeskenan, släpps trycket i- högtrycksoljeskenan snabbt.
3. Elektroniskt styrd bränsleinsprutare
Den elektroniskt styrda bränsleinsprutaren är den mest avgörande och komplexa komponenten i common rail-bränslesystemet. Dess funktion är att, baserat på styrsignalerna som skickas av ECU:n, styra öppningen och stängningen av magnetventilen för att spruta in bränslet i högtrycksbränsleskenan i dieselmotorns förbränningskammare med optimal insprutningstid, insprutningsvolym och insprutningshastighet.
För att uppnå den förutbestämda bränsleinsprutningsformen krävs en rimlig och optimerad konstruktion av bränsleinsprutaren. Kontrollkammarens volym avgör nålventilens känslighet när den öppnar. Om volymen på kontrollkammaren är för stor kan nålventilen inte snabbt stänga av bränsletillförseln vid slutet av bränsleinsprutningen, vilket resulterar i dålig finfördelning av bränslet i det senare skedet. Volymen av kontrollkammaren är för liten för att ge tillräckligt effektivt slag för nålventilen, vilket ökar flödesmotståndet under injektionsprocessen. Därför bör volymen på kontrollkammaren också vara rimligt vald baserat på modellens maximala bränsleinsprutningsvolym.
Dessutom beror det lägsta bränsleinsprutningstrycket för bränsleinsprutaren på flödeshastigheten för returbränslevolymhålet och insugningsbränslevolymhålet såväl som ändytan på styrkolven. Efter att ha bestämt de strukturella dimensionerna för bränsleinloppshålet, bränslereturhålet och kontrollkammaren, bestäms den stabila och kortaste bränsleinsprutningsprocessen för att bränsleinsprutarens nålventil ska vara helt öppen, och samtidigt bestäms den stabila minsta bränsleinsprutningsvolymen för bränsleinsprutaren. Att minska volymen på kontrollkammaren kan göra nålventilens svarshastighet snabbare och minimera inverkan av bränsletemperaturen på munstyckets bränsleinsprutningsvolym.
Kontrollrummets volym kan dock inte minskas obegränsat. Det bör kunna säkerställa att bränsleinjektorns nålventil lyfts för att helt öppna nålventilen. De två kontrollhålen bestämmer det dynamiska trycket i kontrollkammaren, vilket i sin tur bestämmer nålventilens rörelselag. Genom att noggrant justera flödeskoefficienterna för dessa två hål kan en idealisk bränsleinsprutningslag skapas.
På grund av det extremt höga insprutningstrycket i det högtrycks-common rail-insprutningssystemet är tvärsnittsarean för munstyckshålen på dess bränsleinsprutare mycket liten. Till exempel är munstyckshålets diameter på bränsleinjektorerna från BOSCH Company 0,169 mm×6. Under en så liten munstyckshålsdiameter och ett så högt insprutningstryck är bränsleflödet i ett extremt instabilt tillstånd, spraykonens vinkel på bränslestrålen blir större och bränsleförstoftningen är bättre. Men penetrationsavståndet har minskat. Därför bör virvelintensiteten för den ursprungliga dieselmotorns insugningsluft och formen på förbränningskammarstrukturen ändras för att säkerställa den bästa förbränningsprocessen.
För bränsleinsprutarens magnetventil, eftersom common rail-systemet kräver att den har tillräcklig öppningshastighet, och med tanke på att för-insprutning är en viktig insprutningsmetod för att förbättra prestandan hos dieselmotorer, bör svarstiden för kontrollmagnetventilen förkortas ännu mer.
4. Hög-oljerör
Högtrycksbränsleröret- är kanalen som förbinder common rail-röret och den elektroniskt styrda bränsleinsprutaren. Den bör ha tillräckligt bränsleflöde för att minska tryckfallet under bränsleflödet och minimera tryckfluktuationerna i högtrycksledningssystemet. Den ska kunna motstå påverkan av högt-trycksbränsle och trycket i common rail bör etableras snabbt under uppstart. Längden på högtrycksbränslerören i varje cylinder bör vara så lika som möjligt för att säkerställa att varje injektor i dieselmotorn har samma bränsleinsprutningstryck, och därigenom minska avvikelsen i bränsleinsprutningsvolymen mellan motorns cylindrar. I Shenzhen bör oljeledningarna för högt-högt tryck vara så korta som möjligt för att minimera tryckförlusten från common rail till bränsleinsprutaren. Ytterdiametern på högtrycksoljeröret från BOSCH Company är 6 mm och innerdiametern är 2,4 mm. Ytterdiametern på-högtrycksoljeröret från Denso Company of Japan är 8 mm och innerdiametern är 3 mm.
Det höga trycket i common rail-kaviteten används direkt för insprutning, vilket eliminerar behovet av en boostermekanism i bränsleinsprutaren. Dessutom är common rail-kaviteten under kontinuerligt högt tryck, och det drivmoment som krävs av högtrycksoljepumpen är mycket mindre än för den traditionella oljepumpen.
Genom den tryckreglerande magnetventilen på högtrycksoljepumpen- kan oljetrycket i common rail-kaviteten justeras flexibelt i enlighet med motorns belastningsförhållanden samt kraven på ekonomi och utsläpp, särskilt genom att optimera motorns låga-hastighetsprestanda.
Insprutningstiden, bränsleinsprutningsvolymen och insprutningshastigheten styrs av magnetventilen på bränsleinsprutaren. Bränsleinsprutningsvolymen för för-insprutning och efter-insprutning under olika arbetsförhållanden och intervallet med huvudinsprutningen kan också justeras flexibelt.
Common rail-systemet med högt-tryck består av fem delar, nämligen högtrycksoljepumpen, common rail-hålrummet och oljeröret för högt-tryck, bränsleinsprutaren, den elektriska styrenheten, olika sensorer och ställdon. Bränsleförsörjningspumpen pumpar bränsle från bränsletanken in i bränsleinloppet på högtrycksbränslepumpen-. Högtrycksbränslepumpen som drivs av motorn sätter bränslet under tryck och skickar det in i common rail-hålrummet. Sedan styr magnetventilen bränsleinsprutarna på varje cylinder för att spruta bränsle vid motsvarande tidpunkt.
För-insprutning avser processen att spruta in en liten mängd bränsle i cylindern före huvudinsprutningen, där för-förblandning eller partiell förbränning sker i cylindern, vilket förkortar tändningsfördröjningsperioden för huvudinsprutningen. På detta sätt kommer både ökningshastigheten i cylindertrycket och topptrycket att minska, vilket gör motordriften mer måttlig. Samtidigt leder minskningen av cylindertemperaturen till att NOx-utsläppen minskar. För-insprutning kan också minska risken för feltändning och förbättra kallstartprestandan hos högtrycks-common rail-system.
Att minska insprutningshastigheten i det inledande skedet av huvudinsprutningen kan också minska mängden olja som sprutas in i cylindern under tändningsfördröjningsperioden. En ökning av insprutningshastigheten i mittsteget av huvudinsprutningen kan förkorta insprutningstiden och därigenom minska den långsamma-brännperioden, vilket gör att förbränningen kan slutföras inom motorns mer effektiva vevaxelvinkelområde, vilket ökar uteffekten, minskar bränsleförbrukningen och sänker sotutsläppen. Snabb bränsleavstängning- i slutet av huvudinsprutningen kan minska ofullständig förbränning av bränsle, lägre rök- och kolväteutsläpp.
Utökad läsning:
Diesel common rail-systemet har utvecklats i tre generationer och har en stark teknisk potential. Den första-generationen av common rail-högtryckspumpen- hölls alltid vid det högsta trycket, vilket resulterade i energislöseri och mycket hög bränsletemperatur. Den andra generationen kan justera utgående tryck enligt motorkraven och har både för-insprutning och efter-insprutningsfunktioner. För-insprutning minskar motorljudet: en liten mängd bränsle sprutas in i cylindern för kompressionständning inom en miljondels sekund före huvudinsprutningen, vilket förvärmer förbränningskammaren. Den förvärmda cylindern underlättar kompressionständningen efter huvudinsprutningen. Trycket och temperaturen inuti cylindern ökar inte längre plötsligt, vilket bidrar till att minska förbränningsljudet. Under expansionsprocessen sker efter{11}}injektion, vilket genererar sekundär förbränning, vilket ökar temperaturen inuti cylindern med 200 till 250 grader Celsius och minskar kolvätena i avgaserna.
På grund av dess starka tekniska potential har tillverkarna idag siktet inställt på den tredje generationen av common rail-system - piezo common rail-systemet. Piezoelektriska ställdon har ersatt magnetventiler, vilket ger en mer exakt insprutningskontroll. Utan returoljeröret är strukturen enklare. Trycket kan flexibelt justeras från 200 till 2000 bar. Minsta insprutningsvolym kan regleras till 0,5 mm ³, vilket minskar rök- och NOX-utsläpp.
Elektronisk styrning avser att bränsleinsprutningssystemet styrs av en dator. ECU:n (allmänt känd som datorn) kontrollerar exakt bränsleinsprutningsvolymen och tidpunkten för varje bränsleinsprutare, vilket kan uppnå den bästa balansen mellan dieselmotorns bränsleekonomi och kraftprestanda. Däremot är traditionella dieselmotorer mekaniskt styrda och kontrollnoggrannheten kan inte garanteras. "Högtryck" syftar på att bränsleinsprutningssystemets tryck är tre gånger högre än för traditionella dieselmotorer och når upp till 200 MPa (medan bränsleinsprutningstrycket för traditionella dieselmotorer är mellan 60 och 70 MPa). Högt tryck säkerställer bättre finfördelning och fullständig förbränning, vilket förbättrar kraftprestanda och i slutändan uppnår bränslebesparingar.
Common rail tillför bränsle till varje injektor samtidigt genom ett gemensamt bränsletillförselrör. Bränsleinsprutningsvolymen beräknas exakt av ECU:n och samma massa och tryck av bränsle ges till varje injektor samtidigt, vilket gör att motorn går smidigare och därigenom optimerar dieselmotorns totala prestanda. Däremot har traditionella dieselmotorer varje cylinder som sprutar in bränsle oberoende av varandra, med inkonsekvent bränsleinsprutningsvolym och tryck, vilket resulterar i ojämn drift, instabil förbränning, högt ljud och hög bränsleförbrukning.
Nuförtiden har dieselmotorer tillverkade inhemskt, som är utrustade med internationellt avancerad elektroniskt styrd högtrycks-common rail-teknik, antagit den senaste kärntekniken för dieselmotorer från Europa och Amerika och är betydligt överlägsna traditionella turboladdade dieselmotorer. Den har en 8% högre förbränningseffektivitet, 10% lägre koldioxidutsläpp och en 15% minskning av buller jämfört med traditionella turboladdade dieselmotorer, vilket helt förändrar bilden av dieselmotorer i människors sinnen som bullriga och avger svart rök.