Pumpa za gorivo visokog-pritiska isporučuje gorivo u zajedničku cijev za dovod goriva, a gorivo se direktno ubrizgava u cilindar kontroliranjem mlaznice za gorivo. Common rail visokog-pritiska potpuno odvaja proces ubrizgavanja od stvaranja pritiska ulja, osiguravajući da na pritisak dovoda goriva ne utiče brzina motora.
Prednosti
Pritisak ubrizgavanja goriva u common rail sistemu visokog-pritiska je fleksibilno podesiv. Može se odrediti optimalni pritisak ubrizgavanja potreban za različite radne uslove, čime se optimizuju sveobuhvatne performanse dizel motora.
2. Može nezavisno i fleksibilno kontrolirati vrijeme ubrizgavanja goriva. U kombinaciji sa visokim pritiskom ubrizgavanja (120MPa do 200MPa), može istovremeno kontrolisati NOx i čestice (PM) u relativno malom opsegu kako bi zadovoljio zahtjeve za emisijom.
3. Fleksibilna kontrola promjena brzine ubrizgavanja goriva može postići idealan obrazac ubrizgavanja goriva, što olakšava implementaciju pred-ubrizgavanja i višestrukih ubrizgavanja. Ovo ne samo da smanjuje NOx u dizel motorima, već također osigurava odlične performanse snage i ekonomičnost.
4. Ubrizgavanje goriva kontroliše elektromagnetni ventil, koji ima visoku kontrolnu tačnost. Neće biti mjehurića ili nultog preostalog tlaka u krugu goriva visokog{2}}pritiska. Stoga, unutar radnog raspona dizel motora, varijacije u zapremini cirkulirajućeg ubrizgavanja goriva su male, a neravnomjerno dovod goriva u svaki cilindar može se poboljšati, čime se smanjuju vibracije dizel motora i snižavaju emisije.
Tehnički sažetak
Kod dizel motora, rad velike{0}}brzine čini proces ubrizgavanja dizela samo nekoliko hiljaditih dijelova sekunde. Eksperimenti su dokazali da pritisak na različitim tačkama uljne cijevi visokog{2}}pritiska varira s vremenom i položajem tokom procesa ubrizgavanja. Zbog kompresibilnosti dizela i fluktuacija tlaka dizela u cijevi za gorivo visokog{4}}pritiska, stvarno stanje ubrizgavanja goriva značajno se razlikuje od pravila za dovod goriva klipa koje je odredila pumpa za ubrizgavanje goriva.
Ponekad, nakon glavnog ubrizgavanja, fluktuacija pritiska u cijevi za gorivo će uzrokovati da pritisak u cijevi za gorivo visokog{0}}pritiska ponovo poraste, dostižući pritisak koji uzrokuje otvaranje igličastog ventila mlaznice za gorivo. Ovo će ponovo otvoriti već zatvoreni igličasti ventil, što će rezultirati pojavom sekundarnog ubrizgavanja goriva. Budući da sekundarno ubrizgavanje goriva ne može u potpunosti izgorjeti, povećava se emisija dima i ugljovodonika (HC), a povećava se i potrošnja goriva. Pored toga, preostali pritisak u uljnoj cijevi visokog{4}}pritiska se mijenja nakon svakog ciklusa ubrizgavanja, što kasnije uzrokuje nestabilno ubrizgavanje. Ova pojava je naročito vjerovatno u opsegu malih{6}}brzina. U teškim slučajevima, ne samo da je ubrizgavanje goriva neravnomjerno, već se može pojaviti i povremeno ne{8}}ubrizgavanje. Kako bi se riješio nedostatak varijacije tlaka goriva u dizel motorima, moderni dizel motori usvajaju tehnologiju koja se zove common rail.
Common rail tehnologija visokog{0}}pritiska odnosi se na metodu opskrbe gorivom u kojoj su stvaranje pritiska ubrizgavanja i proces ubrizgavanja potpuno odvojeni u sistemu zatvorene-petlje sastavljenom od pumpe za gorivo visokog-pritiska, senzora pritiska i ECU-a. Pumpa za gorivo visokog{4}}pritiska isporučuje gorivo pod visokim-pritiskom u zajedničku cijev za dovod goriva, a pritisak ulja u zajedničkoj cijevi za dovod goriva je precizno kontrolisan, čineći pritisak u cijevi za gorivo visokog{6}}zavisnim od brzine motora. Može značajno smanjiti varijaciju tlaka dovoda goriva dizel motora s brojem okretaja motora, čime se smanjuju nedostaci tradicionalnih dizel motora. ECU kontroliše zapreminu ubrizgavanja goriva mlaznice za gorivo. Veličina volumena ubrizgavanja goriva ovisi o pritisku cijevi za gorivo (zajednička cijev za dovod goriva) i trajanju otvaranja elektromagnetnog ventila.
Tehnički princip
Common rail sistem visokog{0}}pritiska uglavnom se sastoji od elektronske kontrolne jedinice, pumpe za ulje visokog-pritiska, akumulatora (common rail cijevi), elektronskih kontrolnih brizgaljki za gorivo i raznih senzora, itd. Pumpa za gorivo niskog-pumpa za gorivo dovodi gorivo u pumpu za gorivo visokog-pritiska. Pumpa za gorivo visokog{6}}pritiska stavlja gorivo pod pritisak i šalje ga u razvod goriva visokog{7}}(akumulator). Pritisak u razvodniku za gorivo visokog{9}}podešava elektronska kontrolna jedinica na osnovu pritiska u razvodu goriva izmjerenog senzorom tlaka u razvodu goriva i prema potrebi. Gorivo u razvodniku za gorivo visokog{11}}pritiska prolazi kroz uljnu cijev-pod visokim pritiskom. U zavisnosti od radnog statusa mašine, odgovarajuće vreme i trajanje ubrizgavanja goriva određuje elektronska upravljačka jedinica. Gorivo se ubrizgava u cilindar pomoću elektro-elektronske mlaznice za gorivo kojom se upravlja.
1. Uljna pumpa visokog{1}}pritiska
Kriterijum za projektovanje zapremine dovoda goriva pumpe za gorivo visokog{0}}pritiska je da obezbedi da suma zapremine ubrizgavanja goriva i kontrolisane zapremine goriva dizel motora pod bilo kojim okolnostima, kao i zahtev za promenom zapremine goriva tokom startovanja i ubrzanja, budu zadovoljeni. Budući da je stvaranje tlaka ubrizgavanja goriva u common rail sistemu neovisno o procesu ubrizgavanja goriva i da vrijeme ubrizgavanja goriva nije zajamčeno CAM-om pumpe za gorivo visokog-pritiska, tlak CAM pumpe za gorivo visokog-pritiska može se projektirati u skladu s principima dizajna najnižeg vršnog momenta, najmanjeg kontaktnog otpora na habanje i otpornosti na habanje.
Većina kompanija koristi tri-radijalne klipne pumpe s tri cilindra koje pokreću dizel motori za stvaranje pritiska do 135 MPa. Ova-uljna pumpa visokog pritiska ima više bregastih uljnih brega u svakoj jedinici za pritisak ulja, smanjujući njen vršni obrtni moment na 1/9 onog kod tradicionalnih{6}}uljnih pumpi visokog pritiska. Opterećenje je također relativno ujednačeno, a buka pri radu je smanjena. Kontrola pritiska u Common Rail šupljini visokog{9}}pritiska ovog sistema se postiže ispuštanjem goriva u Common Rail šupljini. Da bi se smanjio gubitak energije, kada je zapremina ubrizgavanja goriva mala, jedna od jedinica za pritisak goriva u tri-radijalnoj klip pumpi će se isključiti kako bi se smanjio dovod goriva.
2. Uljna šina visokog-pritiska (common rail cijev)
Common rail cijev distribuira gorivo visokog-pritiska koje osigurava pumpa za dovod goriva do svake mlaznice, koja funkcionira kao akumulator. Njegova zapremina treba da smanji fluktuacije pritiska u dovodu goriva pumpe za gorivo visokog{2}}pritiska i oscilacije pritiska uzrokovane procesom ubrizgavanja goriva u svakoj injektoru, održavajući fluktuacije pritiska u razvodu goriva visokog{3}}ispod 5MPa. Međutim, njegova zapremina ne može biti prevelika da bi se osiguralo da common rail ima dovoljnu brzinu odgovora na pritisak da brzo prati promjene u radnim uvjetima dizel motora.
Senzori pritiska, puferi protoka tečnosti (ograničavači struje) i ograničavači pritiska su takođe instalirani na visoko{0}}kommon rail cevima visokog pritiska. Senzor pritiska daje signal o pritisku iz uljne šine visokog{2}}pritiska u ECU. Pufer protoka tekućine (ograničavač protoka) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen osigurava da se dovod goriva do mlaznice za gorivo prekine kada dođe do kvara zbog curenja goriva u injektoru goriva, a također može smanjiti fluktuaciju tlaka u Common Rail-u i vodovima za gorivo visokog{4}}pritiska. Graničnik pritiska osigurava da kada dođe do abnormalnog pritiska u uljnoj šini visokog{6}}pritiska, pritisak u uljnoj šini visokog{7}}pritiska brzo se otpusti.
3. Elektronski kontrolirani injektor goriva
Elektronski kontrolisan injektor goriva je najvažnija i najsloženija komponenta u common rail sistemu goriva. Njegova funkcija je da, na osnovu kontrolnih signala koje šalje ECU, kontrolira otvaranje i zatvaranje elektromagnetnog ventila za ubrizgavanje goriva u razvodniku goriva visokog-pritiska u komoru za izgaranje dizel motora pri optimalnom vremenu ubrizgavanja, zapremini ubrizgavanja i brzini ubrizgavanja.
Da bi se postigao unaprijed određeni oblik ubrizgavanja goriva, potreban je razuman i optimiziran dizajn mlaznice za gorivo. Volumen kontrolne komore određuje osjetljivost igličastog ventila kada se otvori. Ako je volumen kontrolne komore prevelik, igličasti ventil ne može brzo prekinuti dovod goriva na kraju ubrizgavanja goriva, što rezultira lošom atomizacijom goriva u kasnijoj fazi. Volumen kontrolne komore je premali da bi omogućio dovoljan efikasan hod za igličasti ventil, povećavajući otpor protoka tokom procesa ubrizgavanja. Stoga, volumen kontrolne komore također treba biti razumno odabran na osnovu maksimalnog volumena ubrizgavanja goriva modela.
Pored toga, minimalni pritisak ubrizgavanja goriva mlaznice za gorivo zavisi od brzine protoka otvora za zapreminu povratnog goriva i otvora za zapreminu usisnog goriva, kao i od prednjeg dela kontrolnog klipa. Nakon određivanja konstruktivnih dimenzija ulaznog otvora za gorivo, otvora za povrat goriva i kontrolne komore, utvrđuje se stabilan i najkraći proces ubrizgavanja goriva da bi igličasti ventil brizgaljke goriva bio potpuno otvoren, a istovremeno se utvrđuje stabilna minimalna zapremina ubrizgavanja goriva brizgaljke za gorivo. Smanjenje zapremine kontrolne komore može ubrzati brzinu odziva igličastog ventila i minimizirati uticaj temperature goriva na zapreminu ubrizgavanja goriva u mlaznici.
Međutim, volumen kontrolne sobe ne može se smanjiti bez ograničenja. Trebao bi biti u mogućnosti da osigura podizanje igličastog ventila mlaznice goriva kako bi se igličasti ventil u potpunosti otvorio. Dvije kontrolne rupe određuju dinamički pritisak u kontrolnoj komori, što zauzvrat određuje zakon kretanja igličastog ventila. Pažljivim podešavanjem koeficijenata protoka ove dvije rupe, može se proizvesti idealan zakon ubrizgavanja goriva.
Zbog izuzetno visokog pritiska ubrizgavanja u sistemu za ubrizgavanje common rail visokog{0}}pritiska, površina poprečnog-poprečnog presjeka otvora mlaznica njegovih mlaznica za gorivo je vrlo mala. Na primjer, prečnik otvora mlaznice brizgaljki za gorivo kompanije BOSCH je 0,169 mm×6. Pod tako malim prečnikom otvora mlaznice i tako visokim pritiskom ubrizgavanja, protok goriva je u izuzetno nestabilnom stanju, ugao mlaznog konusa snopa goriva postaje veći, a atomizacija goriva je bolja. Međutim, udaljenost prodiranja je smanjena. Stoga, intenzitet vrtloga usisnog zraka originalnog dizel motora i oblik strukture komore za izgaranje treba promijeniti kako bi se osigurao najbolji proces sagorijevanja.
Za elektromagnetni ventil za ubrizgavanje goriva, budući da common rail sistem zahtijeva da ima dovoljnu brzinu otvaranja, a s obzirom na to da je pred{0}}ubrizgavanje važna metoda ubrizgavanja za poboljšanje performansi dizel motora, vrijeme odziva kontrolnog elektromagnetnog ventila treba još više skratiti.
4. Uljna cijev visokog-pritiska
Cijev za gorivo-visokog pritiska je kanal koji povezuje common rail cijev i elektronski kontrolirani injektor goriva. Trebalo bi da ima dovoljan protok goriva da smanji pad pritiska tokom protoka goriva i minimizira fluktuaciju pritiska u sistemu cjevovoda visokog{2}}pritiska. Trebao bi biti u stanju izdržati udar goriva pod visokim{4}}pritiskom, a pritisak u zajedničkom vodu treba brzo da se uspostavi tokom pokretanja. Duljine cijevi za gorivo- pod visokim pritiskom u svakom cilindru trebaju biti što je moguće jednake kako bi se osiguralo da svaka mlaznica dizel motora ima isti pritisak ubrizgavanja goriva, čime se smanjuje odstupanje zapremine ubrizgavanja goriva među cilindrima motora. U Shenzhenu, uljne cijevi visokog{8}}pritiska trebale bi biti što je moguće kraće kako bi se smanjio gubitak pritiska od zajedničkog voda do injektora goriva. Spoljni prečnik cevi za ulje-pod visokim pritiskom kompanije BOSCH je 6 mm, a unutrašnji prečnik 2,4 mm. Spoljni prečnik cevi za naftu-pod visokim pritiskom kompanije Denso iz Japana je 8 mm, a unutrašnji prečnik 3 mm.
Visoki pritisak u Common Rail šupljini se direktno koristi za ubrizgavanje, eliminišući potrebu za dodatnim mehanizmom unutar injektora goriva. Štaviše, šupljina common rail-a je pod kontinuiranim visokim pritiskom, a pogonski moment potreban za uljnu pumpu visokog{1}}pritiska je mnogo manji od onog kod tradicionalne pumpe za ulje.
Putem elektromagnetnog ventila za regulaciju pritiska na uljnoj pumpi visokog-pritiska, pritisak ulja u šupljini common rail-a može se fleksibilno podesiti prema stanju opterećenja motora, kao i prema zahtjevima ekonomičnosti i emisija, posebno optimizirajući performanse motora pri niskim-brzinama.
Vreme ubrizgavanja, zapreminu ubrizgavanja goriva i brzinu ubrizgavanja kontroliše elektromagnetni ventil na injektoru goriva. Zapremina ubrizgavanja goriva pred-i naknadnog{2}}ubrizgavanja pod različitim radnim uslovima i interval sa glavnim ubrizgavanjem također se može fleksibilno podesiti.
Common rail sistem visokog{0}}pritiska se sastoji od pet dijelova, a to su pumpa za ulje visokog{1}}pritiska, šupljina common rail i uljna cijev visokog-pritiska, injektor goriva, električna upravljačka jedinica, različiti senzori i aktuatori. Pumpa za dovod goriva pumpa gorivo iz rezervoara za gorivo u ulaz za gorivo-pumpe za gorivo visokog pritiska. Pumpa za gorivo visokog{6}}pritiska koju pokreće motor stavlja gorivo pod pritisak i šalje ga u šupljinu common rail-a. Zatim, elektromagnetni ventil kontrolira mlaznice za gorivo svakog cilindra kako bi raspršili gorivo u odgovarajuće vrijeme.
Prethodno{0}}ubrizgavanje se odnosi na proces ubrizgavanja male količine goriva u cilindar prije glavnog ubrizgavanja, gdje dolazi do prethodno-miješanja ili djelomičnog sagorijevanja unutar cilindra, čime se skraćuje period kašnjenja paljenja glavnog ubrizgavanja. Na taj način će se smanjiti i brzina povećanja tlaka u cilindru i vršnog tlaka, čineći rad motora umjerenijim. Istovremeno, smanjenje temperature cilindra dovodi do smanjenja emisije NOx. Prethodno{5}}ubrizgavanje također može smanjiti mogućnost zastoja u paljenju i poboljšati performanse hladnog starta kod common rail sistema visokog{6}}pritiska.
Smanjenje brzine ubrizgavanja u početnoj fazi glavnog ubrizgavanja takođe može smanjiti količinu ulja ubrizganog u cilindar tokom perioda odlaganja paljenja. Povećanje brzine ubrizgavanja u srednjoj fazi glavnog ubrizgavanja može skratiti vrijeme ubrizgavanja, čime se smanjuje-period sporog sagorijevanja, omogućavajući da se sagorijevanje završi unutar efikasnijeg raspona uglova radilice motora, povećavajući izlaznu snagu, smanjujući potrošnju goriva i snižavajući emisiju čađi. Brzo isključenje goriva-na kraju glavnog ubrizgavanja može smanjiti nepotpuno sagorijevanje goriva, smanjiti emisije dima i ugljovodonika.
Prošireno čitanje:
Dizel common rail sistem je razvijen već tri generacije i ima snažan tehnički potencijal. Prva-generacija common rail pumpe visokog{2}}pritiska uvijek je održavana na najvećem pritisku, što je rezultiralo gubitkom energije i vrlo visokom temperaturom goriva. Druga generacija može podesiti izlazni pritisak prema zahtjevima motora i ima funkcije prije{4}}ubrizgavanja i poslije{5}}ubrizgavanja. Pred{7}}ubrizgavanje smanjuje buku motora: mala količina goriva se ubrizgava u cilindar za paljenje od kompresije unutar jednog milionitog dijela sekunde prije glavnog ubrizgavanja, zagrijavajući komoru za sagorijevanje. Prethodno zagrijani cilindar olakšava kompresijsko paljenje nakon glavnog ubrizgavanja. Tlak i temperatura unutar cilindra se više ne povećavaju naglo, što doprinosi smanjenju buke izgaranja. Tokom procesa ekspanzije dolazi do post{11}}ubrizgavanja, stvarajući sekundarno sagorijevanje, koje povećava temperaturu unutar cilindra za 200 do 250 stepeni Celzijusa i smanjuje ugljovodonike u izduvnim gasovima.
Zbog svog snažnog tehničkog potencijala, danas su proizvođači usmjerili svoj cilj na treću generaciju common rail sistema - piezo common rail sistema. Piezoelektrični aktuatori su zamijenili elektromagnetne ventile, čime je postignuta preciznija kontrola ubrizgavanja. Bez povratne cijevi za ulje konstrukcija je jednostavnija. Pritisak se može fleksibilno podesiti od 200 do 2000 bara. Minimalni volumen ubrizgavanja može se kontrolisati na 0,5 mm ³, smanjujući emisiju dima i NOX.
Elektronsko upravljanje se odnosi na sistem ubrizgavanja goriva kojim upravlja kompjuter. ECU (uobičajeno poznat kao kompjuter) precizno kontroliše zapreminu ubrizgavanja goriva i tajming svake mlaznice za gorivo, čime se može postići najbolji balans između uštede goriva i performansi snage dizel motora. Nasuprot tome, tradicionalni dizel motori su mehanički kontrolisani i ne može se garantovati tačnost upravljanja. "Visoki pritisak" se odnosi na pritisak u sistemu za ubrizgavanje goriva koji je tri puta veći od pritiska tradicionalnih dizel motora, koji dostiže i do 200 MPa (dok je pritisak ubrizgavanja goriva kod tradicionalnih dizel motora između 60 i 70 MPa). Visoki pritisak osigurava bolju atomizaciju i potpuno sagorijevanje, čime se poboljšavaju performanse snage i na kraju postiže ušteda goriva.
Common rail opskrbljuje gorivom svaki injektor istovremeno kroz zajedničku cijev za dovod goriva. ECU precizno izračunava zapreminu ubrizgavanja goriva, a ista masa i pritisak goriva obezbeđuju se svakom injektoru u isto vreme, što čini da motor radi uglađenije i na taj način optimizuje ukupne performanse dizel motora. Nasuprot tome, tradicionalni dizel motori imaju svaki cilindar koji ubrizgava gorivo nezavisno, sa nedoslednom zapreminom i pritiskom ubrizgavanja goriva, što rezultira neravnomernim radom, nestabilnim sagorevanjem, visokom bukom i velikom potrošnjom goriva.
U današnje vrijeme, dizel motori proizvedeni u zemlji, koji su opremljeni međunarodno naprednom elektronsko kontroliranom common rail tehnologijom visokog-pritiska, usvojili su najnovije osnovne tehnologije dizel motora iz Evrope i Amerike i značajno su superiorniji od tradicionalnih dizel motora s turbo punjenjem. Ima 8% veću efikasnost sagorevanja, 10% nižu emisiju ugljen-dioksida i 15% smanjenje buke u poređenju sa tradicionalnim turbo dizel motorima, potpuno menjajući sliku o dizel motorima u glavama ljudi kao o bučnim i ispuštajući crni dim.