Аккумуляторная топливная система - Common rail

Для использования в других целях см. Common Rail (значения).
"dCi" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. DCI (значения).
Инжектор дизельного топлива, установленный на дизельном двигателе MAN V8

Прямой впрыск топлива Common Rail это прямой впрыск топлива система, построенная на высокомдавление (более 2000бар или 200МПа или 29 000psi ) подача топлива в рампу соленоидные клапаны, в отличие от низкого давления топливный насос кормление насос-форсунки (или насос-форсунки). Впрыск под высоким давлением обеспечивает преимущества в мощности и расходе топлива по сравнению с более ранним впрыском топлива под низким давлением,[нужна цитата ] за счет впрыска топлива в виде большего количества мелких капель, что дает гораздо более высокое отношение площади поверхности к объему. Это обеспечивает улучшенное испарение с поверхности капель топлива и, таким образом, более эффективное сочетание атмосферного кислорода с испарившимся топливом, обеспечивая более полное сгорание.

Система впрыска Common Rail широко используется в дизельные двигатели. Это также основа бензин с прямым впрыском системы, используемые на бензин двигатели.

История

Топливная система Common Rail на двигателе грузовика Volvo

Виккерс впервые применил систему впрыска Common Rail в двигателях подводных лодок. Двигатели Виккерса с топливной системой Common Rail были впервые использованы в 1916 г. Подводные лодки G-класса. В нем использовались четыре плунжерных насоса, обеспечивающих давление до 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар; 21 МПа) каждые 90 ° вращения, чтобы поддерживать давление топлива в рампе на достаточно постоянном уровне. Подачу топлива в отдельные цилиндры можно было перекрыть с помощью клапанов в инжекторных линиях.[1] Доксфордские двигатели использовали систему Common Rail в своих судовые двигатели с оппозитными поршнями с 1921 по 1980 год, когда многоцилиндровый поршневой топливный насос создавал давление около 600 бар (60 МПа; 8700 фунтов на квадратный дюйм), при этом топливо хранилось в баллонах-аккумуляторах.[2] Регулирование давления достигалось регулируемым ходом нагнетания насоса и «переливным клапаном». Механические распределительные клапаны с распределительным валом использовались для питания подпружиненных форсунок Brice / CAV / Lucas, которые впрыскивали через боковую часть цилиндра в камеру, образованную между поршнями. Ранние двигатели имели пару кулачков газораспределительного механизма, один для движения вперед, а другой для заднего. Более поздние двигатели имели по два инжектора на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления была оснащена четырьмя инжекторами на цилиндр. Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и мазута (600 сСт, нагретого до температуры около 130 ° C).

Двигатели Common Rail использовались в морских и локомотив приложения на некоторое время. В Купер-Бессемер ГН-8 (около 1942) представляет собой пример дизельного двигателя Common Rail с гидравлическим приводом, также известного как модифицированный Common Rail.

Прототип системы Common Rail для автомобильных двигателей был разработан в конце 1960-х гг. Роберт Хубер Швейцарии, и эта технология была развита доктором Марко Гансером в Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе, позже Ganser-Hydromag AG (основано в 1995 г.) в Обергери.

Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии к середине 1990-х годов. Д-р Шохей Ито и Масахико Мияки из Denso Corporation, японский производитель автомобильных запчастей, разработал топливную систему Common Rail для большегрузных автомобилей и применил ее на практике в своей системе Common Rail ECD-U2, установленной на Хино Рейнджер грузовик и продан для общего пользования в 1995 году.[3] Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году.[4]

Современные системы Common Rail, хотя и работают по тому же принципу, регулируются блок управления двигателем, который открывает каждую форсунку электрически, а не механически. Это было широко прототипировано в 1990-х годах при сотрудничестве между Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок Fiat Group, дизайн приобрела немецкая компания Роберт Бош ГмбХ для завершения разработки и доработки для серийного производства. Оглядываясь назад, можно сказать, что продажа Fiat показалась стратегической ошибкой, поскольку новая технология оказалась очень прибыльной. У компании не было иного выбора, кроме как продать Bosch лицензию, поскольку в то время у нее было плохое финансовое положение и не хватало ресурсов для завершения разработки самостоятельно.[5] В 1997 году они распространили его на легковые автомобили. Первым легковым автомобилем, использующим систему Common Rail, была модель 1997 года. Альфа Ромео 156 с 2,4-литровым Двигатель JTD,[6] и позже в том же году, Мерседес Бенц представил это в своих W202 модель.

Приложения

Система Common Rail подходит для всех типов дорожных автомобилей с дизельными двигателями, начиная от городские автомобили (такой как Fiat Panda ) к представительские автомобили (такой как Audi A8 ). Основными поставщиками современных систем Common Rail являются Robert Bosch GmbH, Delphi, Denso, и Siemens VDO (теперь принадлежит Continental AG ).[7]

Используемые сокращения и брендинг

Инжектор дизельного топлива Common Rail Bosch от двигателя грузовика Volvo

Производители автомобилей ссылаются на свои двигатели с системой Common Rail самостоятельно. марка имена:

Принципы

Схема системы Common Rail

Соленоид или пьезоэлектрический клапаны делают возможным штраф электронное управление по времени и количеству впрыска топлива, а более высокое давление, которое обеспечивает технология Common Rail, обеспечивает лучшее топливо распыление. Опустить двигатель шум электронный блок управления двигателем может впрыснуть небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед событием основного впрыска («пилотный» впрыск), таким образом уменьшая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время впрыска и количество для изменений качества топлива, холодного запуска, и так далее. Некоторые передовые топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за такт.[8]

Двигатели с общей топливной магистралью требуют очень короткого времени для нагрева или вообще не требуют его, в зависимости от температуры окружающей среды, и производят меньше шума и выбросов, чем старые системы.[9]

В дизельных двигателях исторически использовались различные формы впрыска топлива. Два общих типа включают единичный впрыск система и распределительные / линейные насосные системы. Хотя эти старые системы обеспечивают точное управление количеством топлива и временем впрыска, они ограничены несколькими факторами:

  • Они приводятся в действие кулачком, а давление впрыска пропорционально частоте вращения двигателя. Обычно это означает, что наивысшее давление впрыска может быть достигнуто только при самых высоких оборотах двигателя, а максимально достижимое давление впрыска уменьшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя. Это соотношение верно для всех насосов, даже тех, которые используются в системах Common Rail. В блочных или распределительных системах давление нагнетания привязано к мгновенному давлению единичного нагнетания без аккумулятора, таким образом, взаимосвязь более заметна и проблематична.
  • Они ограничены по количеству и времени событий впрыска, которыми можно управлять во время одного события сгорания. Хотя в этих старых системах возможны множественные инъекции, это намного сложнее и дороже.
  • Для типичной распределительной / линейной системы начало впрыска происходит при заданном давлении (часто называемом давлением выталкивания) и заканчивается при заданном давлении. Эта характеристика возникает из-за «тупых» форсунок в головке цилиндров, которые открываются и закрываются при давлениях, определяемых предварительной нагрузкой пружины, приложенной к плунжеру в форсунке. Когда давление в инжекторе достигает заданного уровня, поршень поднимается и начинается впрыск.

В системах Common Rail насос высокого давления хранит в резервуаре топливо под высоким давлением - до и выше 2000 бар (200 МПа; 29000 фунтов на кв. Дюйм). Термин «Common Rail» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общей топливной магистрали, которая представляет собой не что иное, как аккумулятор давления, в котором топливо хранится под высоким давлением. Этот аккумулятор подает топливо под высоким давлением в несколько топливных форсунок. Это упрощает назначение насоса высокого давления, поскольку ему необходимо только поддерживать заданное давление (с механическим или электронным управлением). Топливные форсунки обычно управляются ЭБУ. Когда топливные форсунки активируются электрически, гидравлический клапан (состоящий из сопла и плунжера) открывается механически или гидравлически, и топливо распыляется в цилиндры под желаемым давлением. Поскольку энергия давления топлива сохраняется удаленно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в гидроаккумуляторе (распределителе), что обеспечивает квадратную скорость впрыска. Если гидроаккумулятор, насос и трубопровод имеют надлежащие размеры, давление и скорость нагнетания будут одинаковыми для каждого из нескольких событий нагнетания.

Третье поколение[нечеткий ] дизели Common Rail теперь есть пьезоэлектрический форсунки для повышенной точности с давлением топлива до 2 500 бар (250 МПа; 36 000 фунтов на кв. дюйм).[10]


Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Камминс, К. Лайл (2007). Дизели для первого оружия-невидимки. Карно Пресс. С. 196–198. ISBN  978-0-917308-06-2.
  2. ^ "Справочник по двигателям Doxford". В архиве из оригинала от 20.12.2007.
  3. ^ «240 ориентиров японской автомобильной техники - Common Rail ECD-U2». Jsae.or.jp. Архивировано из оригинал на 2009-09-08. Получено 2009-04-29.
  4. ^ «Впрыск дизельного топлива». DENSO Global. В архиве из оригинала 2011-08-07. Получено 2011-08-03.
  5. ^ «Фиат Возрождение автомобилестроения». Economist.com. 2008-04-24. В архиве из оригинала 2009-09-08. Получено 2008-05-01.
  6. ^ «Конференция по новым технологиям силовых агрегатов». autonews.com. Архивировано из оригинал на 2013-07-03. Получено 2008-04-08.
  7. ^ «Denso нацелена на французских и американских автопроизводителей: поставщик № 4 в мире будет расти органически, а не за счет приобретений». Europe.autonews.com. 2005-10-17. Получено 16 мая 2018.
  8. ^ (многоступенчатый впрыск) См. брошюру BMW 2009 для 3 серии
  9. ^ [1]
  10. ^ «DENSO разрабатывает новую дизельную систему Common Rail с самым высоким в мире впрыском | Новости | Глобальный веб-сайт DENSO». Глобальный веб-сайт DENSO. В архиве с оригинала на 2017-10-13. Получено 2017-12-14.

внешняя ссылка