Устройство и принцип работы системы Common Rail

                                                       Схема и детали системы

  Высокое давление 230-1800 бар.

  Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.

  Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.

1. Подкачивающий топливный насос.
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.

2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева.
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.

3. Дополнительный топливный насос.
Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.

4. Сетчатый фильтр.
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.

5. Датчик температуры топлива.
Измеряет текущую температуру топлива.

6. Насос высокого давления (ТНВД).
Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.

7. Клапан дозирования топлива.
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.

8. Регулятор давления топлива.
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.

9. Аккумулятор давления (топливная рампа). 
Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.

10. Датчик давления топлива.
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.

11. Редукционный клапан.
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.

12. Форсунки.

                                       Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы
(аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.

В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе)
и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам.
Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.

Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.

Форсунки

В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.

Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.

Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.

Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:

* короткое время переключения
* возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта
* точность дозировки впрыска

                                  Работа пьезофорсунки Common Rail

 И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.

                                                  Процесс впрыска

Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.

                                                               ТНВД

Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления.
Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.

                                   Устройство насоса высокого давления

Схематическое представление насоса высокого давления.

 Вернутся к началу страницы

Топливная система COMMON RAIL – что это такое?

COMMON RAIL – это дизельная топливная система нового поколения, получившая широкое распространение в связи с ужесточением экологических норм. Помимо снижения уровня токсичности выхлопа, этот тип впрыска позволяет обеспечить требуемую мощности двигателя при минимальной подаче топлива.  В дословном переводе «common rail» читается как «единая магистраль». Рассмотрим основные отличия, принцип работы и особенности конструкции системы.

Особенности

Одним из наиболее явных отличий топливной системы Common Rail является наличие общей магистрали, расположенной между форсунками и ТНВД, выполняющей функцию аккумулятора горючего. В отличие от схемы, в которой насос напрямую распределял смесь по форсункам, в данной конструкции его роль ограничивается закачиванием дизеля в трубопровод. Еще одной особенностью является электронная система управления дозирования топлива в распылителях. 

Однако основным отличием системы нового поколения является значительно более высокое давление впрыска, которое определяет качество и равномерность распределения факела. Этот фактор является ключевым аспектом формирования смеси и ее последующего возгорания, что и определяет эффективность работы двигателя. Так, использование современных топливных систем Common Rail позволяет обеспечить почти до 40% прироста мощности дизельного двигателя при одновременном уменьшении уровня шума и расхода горючего до 15%. Помимо этого увеличивается и крутящий момент силового агрегата.

Высокая технологичность конструкции обуславливает требовательность данной системы впрыска к качеству горючего. Мелкие абразивные частицы, попавшие в топливную магистраль, могут вывести из строя аппаратуру, изготовленную с высокой точностью.

Принцип работы топливной системы Common Rail

Принцип действия топливной системы Common Rail заключается в подаче горючего к распылителям от рампы, которая выполняет функцию предварительного аккумулятора высокого давления. Схема работы оборудования схожа с технологией старых топливопроводов. Насос подкачки забирает дизель из бака и отправляет к ТНВД, который нагнетает давление в магистрали и снабжает горючим распылители, в необходимый момент впрыскивающим его в цилиндры. 

Желтым цветом показан контур низкого давления, красным – контур высокого давления, коричневым – обратный слив топлива в бак.

• Топливоподкачивающий насос.
• Топливный фильтр.
• Топливный насос высокого давления.
• Клапан дозировки.
• Датчик давлений топлива в рампе.
• Аккумулятор высокого давления – топливная рейка.
• Регулятор давления (контрольный клапан).
• Инжекторы.

Электронное управление позволило организовать двухступенчатую схему подкачки строго дозированных порций топлива. На первом этапе в камеру поступает минимально необходимая доза (порядка 1 мг), воспламенение которой повышает температуру в замкнутом объеме, после чего в него впрыскивается основная часть горючего. Такая схема дает возможность обеспечить плавное нарастание давления в камере, вследствие чего силовой агрегат функционирует мягче и значительно снижается уровень шума при его работе. 

На основании поступающих от датчиков данных система определяет необходимое количество топлива, которое забирается из бака через дозирующий клапан. Таким образом, топливо вначале попадает в насос, а через него – во «временный аккумулятор». За поддержание необходимого уровня давления в рампе отвечает соответствующий регулятор. В заданный момент времени управляющий блок посылает команду к форсункам, и те на определенный срок открывают заслонки. В зависимости от режима эксплуатации силового агрегата, система может в некоторых пределах автоматически менять показатели давления и объем топлива. Давление рассчитывается и поддерживается вне зависимости от скорости вращения коленвала и количества подаваемого горючего. Распылители подают смесь в цилиндры, получая управляющий сигнал от электронного блока к соленоиду. 

Использование разделенного цикла воспламенений в дизельных топливных системах позволяет поднять крутящий момент на низких оборотах коленвала до 25% при одновременном уменьшении потребления горючего на 20%. Помимо этого, понижается степень выхода сажи в выхлоп, а звук работы двигателя становится значительно тише.

Конструкция

Конструктивно топливная система двигателя Common Rail является контуром высокого давления, который представляет собой сложный комплекс из нескольких взаимосвязанных узлов.

ТНВД. Этот агрегат предназначен для нагнетания давления в горючем. Так как в дизельном двигателе обороты коленвала регулируются не дроссельной заслонкой, а объемом подаваемого топлива, то ТНВД является одним из наиболее важных элементов в конструкции силового агрегата.

Клапан и регулятор. Клапан предназначен для дозирования порции горючего, поступающего к насосу и конструктивно представляет собой деталь ТНВД. Регулятор давления размещается в топливной магистрали и управляет работой силовой установки в зависимости от нагрузки на нее.

Рампа. Эта деталь обладает широким функционалом и выполняет роль аккумулятора горючего, а также распределяет его по форсункам и смягчает перепады давления в жидкости.

Форсунки. В отличие от бензиновых аналогов, конструкция данного типа распылителей рассчитана на значительно более высокое давление. Помимо этого, форсунки Common Rail управляют объемом топлива, которое поступает непосредственно в цилиндр. В современных  двигателях используются два типа распылителей:

• Электрогидравлические. В конструкциях данного типа подача топлива осуществляется работой электромагнитного клапана.
• Пьезофорсунки. В конструкциях данного типа дозированием горючего управляют специальные кристаллы, на порядок повышающие скорость отклика на управляющие сигналы.

Перспективы развития

Технологический потенциал топливной системы Common Rail дал новый импульс развитию дизельных двигателей в условиях перманентно повышающихся стандартов по токсичности. Благодаря контролю высокоточной электроники и значительному давлению при впрыске сгорание смеси происходит с максимальной отдачей, что обеспечивает оптимальную работу силового агрегата на каждом из режимов работы. Дальнейшее технологическое развитие системы напрямую связано с повышением норм экологической безопасности.

Топливная система Common Rail. Что такое Common Rail?

Система впрыска Common Rail появилась благодаря ужесточению экологических норм по выбросу вредных веществ, которые предъявлялись к дизельным двигателям.

В данной статье узнаем, что такое топливная система впрыска Common Rail, устройство и принцип работы.

Что такое Common Rail?

Если открыть автомобильный англо-русский словарь, то термин Common Rail можно перевести как «общая магистраль». Она характеризуется впрыском топлива в цилиндр под высоким атмосферным давлением, благодаря чему снижается расход топлива на 15 процентов, а мощность двигателя вырастает почти на 40 процентов.

Это не все достоинства. Было отмечено уменьшения шума при работе двигателя, притом, что крутящий момент дизеля был увеличен. Благодаря своему преимуществу, система впрыска Common Rail приобрела широкую популярность, и на данное время, каждый второй автомобиль с дизельным двигателем оснащен этой системой впрыска.

К недостаткам Common Rail относят более высокие требования к качеству дизельного топлива. При попадании мелких посторонних частиц в топливную систему, которая выполнена с большой точностью, управляемые электроникой форсунки могут выйти из строя. Поэтому в дизелях Common Rail использование качественного топлива является обязательным условием.

Принцип работы Common Rail

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от количества впрыскиваемого топлива. Сами форсунки впрыскивают топливо по команде контроллера блока EDC, посредством встроенных в них магнитных соленоидов, активация которых, происходит с блока управления.

Особенностью системы Common Rail стало использование аккумуляторного узла, который содержит распределительный трубопровод, линии подачи топлива и форсунки. ЭБУ по заданной программе передает управляющий сигнал к соленоиду форсунки, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя. Использование здесь принципа разделения узла, создающего давление, и узла впрыскивания обеспечивает повышение точности управления процессом сгорания, а также увеличение давления впрыскивания.

Устройство системы Common Rail

Common Rail состоит из трех основных частей: контура низкого давления, контура высокого давления и системы датчиков. В контур низкого давления входят: топливный бак, подкачивающий насос, топливный фильтр и соединительные трубопроводы.

Контур высокого давления состоит из насоса высокого давления (заменяющего традиционный ТНВД) с контрольным клапаном, аккумуляторного узла высокого давления (рампы) с датчиком, контролирующим в ней давление, форсунок и соединительных трубопроводов высокого давления. Аккумуляторный узел представляет собой длинную трубу с поперечно расположенными штуцерами для подсоединения форсунок и выполнен двухслойным.

Электронный блок управления Common Rail получает электрические сигналы от следующих датчиков: положения коленвала, положения распредвала, перемещения педали «газа», давления наддува, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, массового расхода воздуха и давления топлива. ЭБУ на основе полученных сигналов вычисляет необходимое количество подаваемого топлива, дает команду на начало впрыска, определяет продолжительность открытия форсунки, корректирует параметры впрыска и управляет работой всей системы.

В контуре низкого давления подкачивающий насос засасывает топливо из бака, пропускает его через фильтр, в котором задерживаются загрязнения, и доставляет его к контуру высокого давления.

В контуре высокого давления насос высокого давления подает топливо в аккумуляторный узел, где оно находится при максимальном давлении 135 Мпа с помощью контрольного клапана. Если контрольный клапан насоса высокого давления открывается по команде ЭБУ, топливо от насоса по сливному трубопроводу поступает в топливный бак. Каждая форсунка соединяется с аккумуляторным узлом отдельным трубопроводом высокого давления, а внутри форсунки имеется управляющий соленоид (электромагнитный клапан).

При получении электрического сигнала от ЭБУ, форсунка начинает впрыскивать топливо в соответствующий цилиндр. Впрыск топлива продолжается, пока электромагнитный клапан форсунки не отключится по команде блока управления, который определяет момент начала впрыска и количество топлива, получая данные от датчиков и анализируя полученные значения по специальной программе, заложенной в памяти компьютера.

Кроме того, блок производит постоянный контроль работоспособности системы. Поскольку в аккумуляторном узле топливо находится при постоянном и высоком давлении, это дает возможность впрыска небольших и точно отмеренных порций топлива. Появилась возможность впрыска предварительной порции топлива перед основной, что дает возможность значительно улучшить процесс сгорания.

Будущее системы Common Rail

Благодаря высокой точности электронного управления и высокому давлению впрыска, сгорание топлива в двигателе происходит с максимальной отдачей, что соответствует оптимальной работе двигателя. На каждом из режимов работы двигателя достигается оптимальные результаты. Из-за этого, уменьшается расход топлива и уровень токсичности выхлопных газов.

Система Common Rail повлекла развитие дизельных двигателей, т.к. обладает значительным потенциалом. Ведь мы знаем, что экологические нормы по токсичности повышаются постоянно и это способствуют дальнейшему развитию топливной системы. Топливная система Common Rail использовалась на Nissan Primera, Nissan Almera, Nissan X-trail, Nissan Patrol и Nissan Navara

Специалисты автотехцентра Nissan имеют богатый опыт диагностики и ремонта дизельныйх двигателей и ТНВД.

Звоните и приезжайте — 8 (912) 220-85-27

← Система выпуска. Устройство и неисправности системы выпуска отработавших газов.  |  Турбокомпрессор. Что такое автомобильный турбокомпрессор? →

Система впрыска Common Rail – назначение, устройство, принцип действия

Система впрыска Common Rail является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (Common Rail в переводе общая рампа). Система впрыска разработана специалистами фирмы Bosch.

Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Главным преимуществом системы Common Rail является широкий диапазон регулирования давления топлива и момента начала впрыска, которые достигнуты за счет разделения процессов создания давления и впрыска.

Конструктивно система впрыска Common Rail составляет контур высокого давления топливной системы дизельного двигателя. В системе используется непосредственный впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Система Common Rail включает топливный насос высокого давления, клапан дозирования топлива, регулятор давления топлива (контрольный клапан), топливную рампу и форсунки. Все элементы объединяют топливопроводы.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления топлива и его накопления в топливной рампе. Современные топливные насосы высокого давления плунжерного типа.

Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.

Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе, в зависимости от нагрузки на двигатель. Он устанавливается в топливной рампе.

Топливная рампа предназначена для выполнения нескольких функций: накопления топлива и содержание его под высоким давлением, смягчения колебаний давления, возникающих вследствие пульсации подачи от ТНВД, распределения топлива по форсункам.

Форсунка важнейший элемент системы, непосредственно осуществляющий впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Форсунки связаны с топливной рампой топливопроводами высокого давления. В системе используются электрогидравлические форсунки или пьезофорсунки.

Впрыск топлива электрогидравлической форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.

Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления дизелем, которая объединяет датчики, блок управления двигателем и исполнительные механизмы систем двигателя.

Система управления дизелем включает датчики оборотов двигателя, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, температуры воздуха, давления топлива, кислородный датчик (лямбда-зонд) и другие.

Основными исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются форсунки, клапан дозирования топлива, а также регулятор давления топлива.

Принцип действия системы впрыска Common Rail

На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество топлива, которое топливный насос высокого давления подает через клапан дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.

В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. В зависимости от режимов работы двигателя блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.

С целью повышения эффективной работы двигателя в системе Common Rail реализуется многократный впрыск топлива в течение одного цикла работы двигателя. При этом различают: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

Предварительный впрыск небольшого количества топлива производится перед основным впрыском для повышения температуры и давления в камере сгорания, чем достигается ускорение самовоспламенения основного заряда, снижение шума и токсичности отработавших газов. В зависимости от режима работы двигателя производится:

• два предварительных впрыска — на холостом ходу;
• один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
• предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке.

Основной впрыск обеспечивает работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для повышения температуры отработавших газов и сгорания частиц сажи в сажевом фильтре (регенерация сажевого фильтра).

Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска:

• первое поколение – 140 МПа, с 1999 года;
• второе поколение – 160 МПа, с 2001 года;
• третье поколение – 180 МПа, с 2005 года;
• четвертое поколение – 220 МПа, с 2009 года.

Чем выше давление в системе впрыска, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за равный промежуток времени и, соответственно, реализовать большую мощность.

 

 

Что такое топливная система Common Rail?

Конструктивные особенности системы

Характерная особенность конструкции топливной системы Common Rail ― наличие двух контуров давления, высокого и низкого. В ее состав входят:

• Топливный насос низкого давления (или подкачивающий насос) для подачи дизтоплива из бака в напорную магистраль.
• Топливный фильтр, в котором есть клапан для предварительного прогрева дизтоплива.
• Дополнительный топливный насос для подачи дизтоплива от нагнетательной магистрали.
• Топливный фильтр грубой очистки.
• Датчик температуры для определения уровня прогрева дизтоплива.
• Топливный насос высокого давления (ТНВД). Обеспечивает подачу дизтоплива в цилиндры. Автопроизводители отдают предпочтение устройствам распределительного типа.
• Перепускной клапан ТНВД для регулирования количества дизтоплива, поступающего в топливную рампу.
• Регулятор давления топлива, обеспечивающий поддержание требуемого давления в магистрали высокого давления.
• Топливная рейка, которую также называют аккумулятором или рампой, представляет собой специальную трубку из коррозионностойкой стали со штуцерами для подключения манометра и крепления форсунок.
• Датчик давления для фиксации и передачи данных на электронный блок управления.
• Регулятор давления топлива для поддержания давления в обратной магистрали. Этот клапан для обеспечения работы форсунок поддерживает давление 1 МПа.
• Пьезоэлектрические и электрогидравлические топливные форсунки. В конструкции первых используются пьезокристаллы, что дает значительное повышение скорости работы. Для управления вторых применяют электромагнитный клапан.

Согласно статистике, топливные системы Common Rail сегодня установлены на 70% выпускаемых дизельных двигателях.

Принципы и особенности работы

В топливной системе Common Rail используется принцип разделения процесса создания высокого давления и самого впрыска. Для подачи дизтоплива из бака используется ТННД. Очистка от загрязнений и примесей выполняется фильтрами, через которые проходит дизтопливо. В топливный насос высокого давления с механическим приводом топливо поступает по контуру низкого давления. Функция ТНВД заключается в подаче дизтоплива в топливную рампу, где происходит аккумуляция перед впрыском. Такая конструкция дает возможность поддерживать требуемый уровень давления, при этом текущий режим работы мотора на этот параметр не влияет.

Электронный блок управления ДВС на основании полученных от датчиков данных определяет необходимое количество дизтоплива, которое ТНВД должен подать на топливную рампу. Затем происходит открытие клапана дозирования дизтоплива для подачи в аккумулятор. Регулятор обеспечивает требуемый уровень давления дизтоплива.

Передача команды ЭБУ на открытие форсунок происходит после поступления требуемого количества дизтоплива в рампу. Открываются форсунки, соответствующие циклу работы двигателя. Один цикл включает состоящий из трех этапов многократный впрыск:

1. На предварительном этапе происходит повышение температуры и увеличения сжатия в камере сгорания. Это обеспечивает ускорение процесса самовоспламенения. Для работающего на полной мощности мотора предварительный впрыск не выполняется. На холостых оборотах необходимы два предварительных впрыска, один впрыск нужен при увеличении оборотов.
2. Работа двигателя обеспечивается на основном этапе.
3. На дополнительном этапе увеличивается температура нагрева ОГ. Это необходимо для обеспечения сгорания сажи, что уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

Количество фаз впрыска в современных моторах колеблется от 7 до 9.

Плюсы Common Rail

1. Давление в топливной рампе систем первого поколения не превышало 140 МПа. Увеличение давления в последующих поколениях позволило достигнуть уже 220 МПа. Такое улучшение показателя давления дало возможность увеличить объем дизтоплива, поступающего в цилиндры двигателя за один цикл, что повышает мощность дизельных автомобилей.
2. Использование в системе комплекса датчиков дает возможность учитывать множество параметров, включая скорость вращения коленвала, давление в магистральном трубопроводе, температуру дизтоплива, расход воздуха, данные лямбда-зонда.
3. Анализ поступающих данных позволяет электронному блоку управления оптимизировать работу мотора. При этом ремонтопригодность системы Common Rail из-за более простого устройства выше, чем у ТНВД с насос-форсунками.

Минусы Common Rail

1. Необходимость применения более качественного дизтоплива. Меньше ресурс форсунок из-за их сложной конструкции.
2. Требуется обеспечить герметичность системы, потому что находящийся в открытом положении клапан после поломки форсунки приведет к остановке топливной системы.

Система впрыска дизельных моторов Common Rail, принцип действия

Система Common Rail применяется исключительно на дизельных моторах, хотя по структуре она очень похожа на её аналог у бензиновых двигателей с непосредственным впрыском типа GDI. Такое сближение говорит о правильности подхода, если два таких разных направления сходятся практически в одной точке. Координаты которой лежат в области минимальной токсичности выхлопа, высокой экономичности и снижения акустического загрязнения.

Содержание

1. Что представляет собой самая современная топливная система для дизелей
2. Принцип действия Common Rail
3. Преимущества и недостатки магистрального впрыска

Что представляет собой самая современная топливная система для дизелей

Есть несколько терминов для выделения главной особенности данной системы. Понятными они становятся, если знать историю перехода к Common Rail от более традиционных способов доставки дизтоплива в камеры сгорания двигателей с воспламенением от сжатия. Ранее создание давления и дозирование осуществлялось топливным насосом высокого давления (ТНВД), соединяемого трубопроводами с механическими форсунками, или более простой системой из насос-форсунок. Но с введением электронного управления впрыском структуру изменили.

Новая система состоит из следующих устройств:

• подкачивающего насоса низкого давления, доставляющего топливо из бака;
• подсистемы фильтрации;
• ТНВД с электрическим регулятором давления;
• магистрали высокого давления и аккумулирующей топливной рейки;
• датчика высокого давления;
• электроуправляемых форсунок с трубопроводами подачи топлива и обратного слива;
• блока управления с набором датчиков и интерфейсов;
• регулятора давления в обратной магистрали.

Устройство получилось понятным и логичным по структуре, но очень непростым в исполнении, внедрение потребовало разработки новых технологий производства отдельных узлов и уточнения алгоритмов работы.

Принцип действия Common Rail

Дизтопливо забирается из бака, проходя через насос низкого давления и систему фильтрации. Требования очистки вообще очень важны для дизельной аппаратуры, а у такой технически совершенной со сверхвысоким давлением в особенности. Не допускается наличие воды, серы и малейших твёрдых частиц или смолистых включений.

ТНВД с механическим приводом обеспечивает создание штатного давления в топливной рейке во всём диапазоне расходов. Для этого он снабжён приводом от механики двигателя, одним или несколькими плунжерами и регулятором давления, петля обратной связи которого замкнута через датчик давления на рампе и компьютер электронного блока управления. Программа отслеживает изменения параметра и корректирует подачу управляемого ТНВД.

Тот же компьютер выполняет роль предварительного дозирования расхода, на основании сигналов своих датчиков оценивая требуемое количество топлива и соответствующим образом регулируя производительность ТНВД. Это важно для стабильности давления в системе и сглаживания пульсаций. Принцип аккумулирования подразумевает постоянство как на длительных, так и на коротких временных отрезках.

Форсунки выполнены по электрогидравлической схеме, где электромагнитный или пьезокристаллический клапан выполняет релейные функции, а силовая коммутация поршня основного клапана осуществляется мощным давлением в рейке. Моменты открытия и закрытия определяются блоком управления индивидуально для каждой форсунки.

За счёт достижения значительного быстродействия инжекторов каждый клапан может открываться и закрываться несколько раз за цикл. Этим достигается оптимизация процессов горения и мягкая работа дизеля. Так например, на холостом ходу и малых нагрузках впрыскивается одна или две пилотные порции топлива, горение которых поднимает температуру в цилиндре, подготавливая условия для эффективного срабатывания основного впрыска. А затем, при необходимости, можно добавить ещё одну порцию, которая потребуется для мощностного режима. Система хорошо адаптируется к любому нагрузочному режиму.

Общее количество фаз впрыска может увеличиваться, если того требует усовершенствованный мотор. Быстродействие инжекторов вполне такое позволяет, сейчас число фаз в некоторых режимах доходит до десятка.

Показателем совершенства поколений системы Common Rail может быть также достигаемая величина давления. Она превысила 2000 атмосфер и продолжает расти.

Достоинства системы понятны из причин её появления. Обеспечивать чистоту выхлопа дизельных двигателей вообще очень трудно, а не имея в своём распоряжении хорошо управляемой топливной аппаратуры принципиально невозможно. Тем более, что эти процессы происходят на фоне постоянного роста литровой мощности турбодизелей с одновременным снижением расхода. Приходится устанавливать сложные многокомпонентные системы очистки, которые нуждаются в обслуживании со стороны топливной аппаратуры. В частности, это поддержание оптимальной температуры каталитических нейтрализаторов, дожигателей и сажевых фильтров. При том, что никто не станет для этого изменять режим работы мотора, он всегда должен выдавать ровно то, что желает водитель и требует дорожная обстановка.

Система магистрального впрыска со всем этим справляется именно благодаря двум её основным положительным качествам – давлению и быстродействию. Но они же стали причиной проявления недостатков. В первую очередь это высокая цена оборудования. С такими давлениями и механическими нагрузками мало каким механизмам приходится иметь дело. И тут проявляется второй минус системы – она очень требовательна к качеству дизтоплива. При заправке дешёвой соляркой весь и без того не очень большой ресурс быстро испарится. Выйдет из строя высокотехнологичный ТНВД и не менее сложные форсунки.

Тем не менее, выхода нет, экологические нормы никто отменять не собирается. Остаётся совершенствовать аппаратуру, повышая её стойкость и запас по характеристикам. Изготовители успешно с этим справляются, судя по быстрому захвату рынка грузовых и пассажирских перевозок дизельными автомобилями с системой Common Rail.

Непосредственный впрыск Common Rail: функции, детали, работа

В современных дизельных двигателях используется система впрыска Common Rail. Системы Common Rail предлагают уровень гибкости, который можно использовать для достижения лучшего в своем классе контроля выбросов, мощности и топливной экономичности. Производители оригинального оборудования (OEM) теперь могут проектировать для обеспечения максимальной производительности и ценности для конечного пользователя для широкого спектра машин и приложений.

Из-за гибкости, которую они обеспечивают при соблюдении самых строгих стандартов контроля за загрязнением окружающей среды, все большее число современных дизельных двигателей используют топливные системы прямого впрыска Common Rail (CRDi). Топливо подается в двигатель под давлением и с электронной точностью в системах Common Rail. Это дает уровень гибкости, который можно использовать для достижения лучшего в своем классе контроля выбросов, мощности и расхода топлива.

В этой статье вы узнаете определение, функции, компоненты, схему, работу, преимущества и недостатки системы прямого впрыска Common Rail.

Подробнее: Понятие о дизельном двигателе

Содержание

• 1 Что такое система прямого впрыска Common Rail?
• 2 Приложения
• 3 Функции
  • 3.1 Подача топлива:
  • 3.2 Регулировка количества топлива:
  • 3.3 Регулировка момента впрыска:
  • 3,4 Топлива для распыления:
• 4 Компоненты общей железнодорожной диаграммы
  • • 4.0.1 Диаграмма CRDI
• 5 Prodian Principle
  • • 5. 50015
    • . подробнее о том, как работает система прямого впрыска Common Rail:
• 6 Преимущества и недостатки системы прямого впрыска Common Rail
  • 6. 1 Преимущества:
  • 6.2 Недостатки:
  • 6.3 Подпишитесь на нашу рассылку новостей
• 7 Заключение
  • 7.1 Пожалуйста, поделитесь!

Что такое непосредственный впрыск Common Rail?

Дизельные двигатели, как правило, обладают явным преимуществом высокой топливной экономичности и низким уровнем выбросов CO2. В результате был создан ряд новых технологий по ограничению вредных выбросов. Система непосредственного впрыска топлива Common Rail Direct Injection (CRDI) является одной из таких технологий. В этой конструкции сгорание начинается в основной камере сгорания, расположенной в полости в верхней части днища поршня.
В этой системе используются быстродействующие форсунки с электронным управлением, обеспечивающие впрыск дизельного топлива в пять раз точнее, чем в стандартной системе впрыска. В результате происходит большее снижение содержания твердых частиц и NOx, что повышает эффективность использования топлива и крутящий момент. В результате снижается шум и вибрация двигателя.

В 1997 году компания Bosch представила первую систему Common Rail. Система получила свое название от общего резервуара высокого давления (common rail), который подает бензин во все цилиндры. Давление топлива должно создаваться отдельно для каждого впрыска в традиционных дизельных системах впрыска. Система Common Rail, с другой стороны, разделяет создание давления и впрыск, гарантируя, что топливо всегда доступно при надлежащем давлении для впрыска.

Области применения

Система Common Rail подходит для всех типов дорожных транспортных средств с дизельным двигателем, от городских автомобилей (таких как Fiat Panda) до автомобилей представительского класса (таких как Audi A8). BOSCH, Delphi, Denso и Siemens VDO являются ведущими производителями современных систем Common Rail (в настоящее время принадлежат Continental AG).

Функции

Ниже перечислены основные функции системы прямого впрыска Common Rail в ее различных применениях:

Подача топлива:

Корпус ТНВД содержит детали насоса, такие как цилиндр и поршень. Когда кулачок поднимает плунжер, топливо сжимается до высокого давления и поступает в форсунку.

Регулировка количества топлива:

Независимо от скорости вращения или нагрузки всасывание воздуха в дизельных двигателях почти постоянно. Мощность и расход топлива колеблются, когда количество впрыскиваемого топлива изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, в то время как момент впрыска остается постоянным. Педаль акселератора используется для изменения мощности двигателя, которая почти пропорциональна количеству впрыска.

Момент регулировки впрыска:

Интервал между моментом впрыска, воспламенения и сгорания топлива и достижением максимального давления сгорания называется задержкой воспламенения. Поскольку этот период времени практически не зависит от частоты вращения двигателя, для регулировки и изменения момента впрыска используется таймер, обеспечивающий оптимальное сгорание.

Распыление топлива:

Топливо тщательно смешивается с воздухом при нагнетании его давлением со стороны впрыскивающего насоса, а затем распыляется из форсунки, что улучшает воспламенение. Конечным последствием является полная горючесть.

Подробнее: Понятие о двухтактных дизельных и бензиновых двигателях

Компоненты системы прямого впрыска Common Rail

Основные компоненты системы прямого впрыска Common Rail включают:

• Топливный насос высокого давления — нагнетает топливо до высокого давления
• Трубка высокого давления – подает топливо к форсунке
• Форсунка – впрыскивает топливо в цилиндр
• Питающий насос – всасывает топливо из топливного бака
• Топливный фильтр – фильтрует топливо
• Блок управления двигателем

Схема CRDi

Принцип работы

Работа системы непосредственного впрыска Common Rail CRDi менее сложна и понятна. Система Common Rail состоит из аккумулятора давления (или, другими словами, топливопровода), расположенного вдоль блока цилиндров. Многоцилиндровый топливный насос высокого давления питает рампу. Электромагнитные клапаны используются для включения форсунок. И электромагнитные клапаны, и топливный насос управляются электронным способом.

Давление впрыска в системе впрыска Common Rail не зависит от частоты вращения двигателя и нагрузки. В результате управление параметрами впрыска упрощается. Для снижения шума двигателя и выбросов NOx обычно используется предварительный впрыск. Поток топлива регулируется игольчатым клапаном в форсунках. Давление топлива обеспечивается как сверху, так и снизу игольчатого клапана. Сбрасывая часть давления сверху, давление снизу вытолкнет иглу из своего гнезда. Затем топливо будет выливаться через отверстия форсунок.

Подробнее: Система впрыска топлива в автомобильных двигателях

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о том, как работает система прямого впрыска Common Rail:

Преимущества и недостатки системы прямого впрыска Common Rail

Преимущества:

Ниже перечислены преимущества двигателя CRDi в различных областях его применения:

• Он производит на 25 % больше мощности и крутящего момента, чем обычный двигатель с непосредственным впрыском.
• Первоначальные вложения минимальны.
• Можно подобрать лучше.
• Сводит шум и вибрацию к минимуму.
• Можно увеличить пробег.
• Выбросы минимальны.
• Уменьшено количество потребляемого топлива.
• Можно добиться лучших результатов.

Недостатки:

Несмотря на хорошие преимущества системы CRDi, все же имеют место некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки прямого впрыска Common Rail в различных вариантах его применения:

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

• Дорогой автомобиль
• Дорогие детали
• Стоимость обслуживания высока
• Сложная конструкция из-за большого количества деталей

Подробнее: Знакомство с системой непрямого впрыска

Заключение

Системы Common Rail предлагают уровень гибкости, который можно использовать для достижения лучшего в своем классе контроля выбросов, мощности и топливной экономичности. Производители оригинального оборудования (OEM) теперь могут проектировать для обеспечения максимальной производительности и ценности для конечного пользователя для широкого спектра машин и приложений. Это все для этой статьи, где объясняются определение, применение, функции, компоненты, схема, работа, преимущества и недостатки прямого впрыска Common Rail.

Надеюсь, вы многому научитесь, если да, поделитесь с другими учениками. Спасибо за чтение, увидимся!

Принцип работы форсунки Common Rail и обнаружение неисправности Common Six

Принцип работы форсунки Common Rail и обнаружение неисправности Common Six.

Форсунка является ключевым компонентом дизельного двигателя, и ее работа напрямую влияет на мощность, экономичность, выбросы и надежность дизельного двигателя. Согласно требованиям смесеобразования и сгорания форсунка должна иметь определенное давление впрыска, ход впрыска и соответствующий угол конуса впрыска. Кроме того, форсунка должна иметь возможность быстро перекрыть подачу топлива, когда необходимо остановить впрыск, без подтекания. явление.

Устройство и принцип работы Common Rail Форсунки форсунок

ВЫКЛ (без впрыска) => открыто (начать впрыск) => полностью открыто (впрыск) => закрыто (уменьшение впрыска) => полностью закрыто (остановить впрыск)

● Исходное состояние

    Когда электромагнитный клапан форсунки не срабатывает, форсунка закрыта, сливное отверстие также закрыто, а небольшая пружина прижимает шаровой клапан якоря к отверстию, чтобы сформировать высокое давление Common Rail в управлении клапаном сказал инженер China-Lutong г-н Ван. Точно так же в форсунке также формируется высокое давление Common Rail, и давление Common Rail уравновешивает давление секции управляющего плунжера и давление пружины форсунки с усилием открытия топлива высокого давления на коническую поверхность иглы. клапан так, чтобы игольчатый клапан оставался закрытым. статус.

● Статус начала впрыска топлива

    При срабатывании электромагнитного клапана якорь открывает сливное отверстие, топливо поступает из камеры управления клапаном в верхнюю полость и возвращается из полости в маслобак через трубку возврата масла , чтобы давление в камере управления было снижено; давление в камере управления снижается, и давление снижается. Сила, действующая на управляющий плунжер, в этот момент игла форсунки открывается и форсунка начинает впрыскивать масло.

● Конец впрыска

    После отключения питания электромагнитного клапана сила маленькой пружины не сработает, и электромагнитный клапан будет нажат. Шаровой кран закроет сливное отверстие. После того, как сливное отверстие будет закрыто, топливо будет поступать в камеру управления через впускное отверстие для масла, чтобы установить давление масла. Это высокое давление контролируется. На поперечном сечении плунжера давление в рампе плюс усилие пружины больше, чем давление на коническую поверхность игольчатого клапана, что приводит к дизельная форсунка игла для закрытия.

Компоненты системы Common Rail чувствительны к воде в топливной системе, особенно форсунки с узлами прецизионных клапанов, которые изначально смазываются дизельным топливом. Когда система попадает в воду, это может вызвать такие проблемы, как ржавчина или плохая смазка деталей.

Обнаружение общей неисправности форсунки

01. Плохое распыление форсунки

    Явление неисправности: мощность дизельного двигателя снижена, выхлопные газы представляют собой черный дым, а звук работы машины ненормальный.

    Анализ неисправности: когда давление впрыска слишком низкое, форсунка изнашивается, торец пружины изнашивается или сила упругости уменьшается, форсунка открывается заранее, закрывается с задержкой, и возникает явление распыления впрыска. Кроме того, поскольку капли дизельного топлива, имеющие слишком большой диаметр частиц, не могут быть достаточно сожжены, они стекают в масляный поддон вдоль стенки цилиндра, в результате чего увеличивается поверхность масла, снижается вязкость, ухудшается смазка и может быть вызвана авария сгоревшего баллона.

02. Форсунка застряла

    Симптом: мощность двигателя падает, дрожит, двигатель даже не запускается.

    Анализ неисправностей: Влага или кислота в дизельном топливе вызывают ржавчину и заклинивание игольчатого клапана. После повреждения уплотняющего конуса игольчатого клапана горючий газ в цилиндре также попадет на сопрягаемую поверхность, образуя нагар, так что игольчатый клапан будет уничтожен и распылен. Масло теряет впрыск топлива, в результате чего цилиндр перестает работать.

03. Износ направляющей поверхности игольчатого клапана и отверстия игольчатого клапана

    Симптом: мощность снижается, двигатель запускается с трудом, он даже не может запуститься.

    Анализ неисправности: игольчатый клапан часто совершает возвратно-поступательные движения в отверстии игольчатого клапана, и попадание примесей в дизельное топливо вызывает постепенный износ направляющей поверхности отверстия игольчатого клапана, что приводит к увеличению зазора или образованию царапин, что приводит к утечке внутри форсунки. При увеличении давление уменьшается, объем впрыска топлива уменьшается, а время впрыска задерживается, что затрудняет запуск дизельного двигателя. Когда задержка времени впрыска слишком велика, дизельный двигатель даже не может работать. В это время муфта игольчатого клапана должна быть заменена.

04. Подтекание топливных форсунок

    Явление неисправности: при низкой температуре дизельного двигателя запуск затруднен, из выхлопной трубы идет белый дым, а температура дизельного двигателя становится черной. И расход топлива большой.

    Анализ неисправности: при работе форсунки уплотняющий конус корпуса игольчатого клапана будет часто и сильно ударяться от игольчатого клапана. Кроме того, топливо под высоким давлением постоянно выбрасывается с места, а поверхность конуса постепенно изнашивается или покрывается пятнами, вызывая впрыск топлива. Капать масло. При низкой температуре дизельного двигателя из выхлопной трубы идет белый дым, а при повышении температуры дизельного двигателя дым становится черным. Убедитесь, что движение игольчатого клапана является гибким, поверхность конуса не должна быть изношена, а в противном случае для замены новой форсунки требуется уплотнение.

05. Возврат масла слишком высокий

    Явление неисправности: давление впрыска снижено, время впрыска увеличено, мощность двигателя снижена, и даже дизельный двигатель выключается.

    Анализ неисправности: когда часть игольчатого клапана серьезно изношена или корпус игольчатого клапана и корпус форсунки не плотно прилегают друг к другу, возврат масла форсунки, очевидно, увеличивается, и пластина клапана также должна быть замечена. Это приводит к тому, что форсунка возвращает слишком много масла, что влияет на работу двигателя.

06. Расплав электромагнитной катушки электромагнитного клапана

Симптом: Форсунка работает неправильно;

Анализ неисправности: напряжение питания слишком велико или время включения слишком велико, что приводит к плавлению катушки электромагнитного клапана;

Решение: Запрещается вручную включать инжектор;

Контактное лицо: Mr.Rodge

Skype: rodge_chinalutong

Whatsapp: 008613859818106

Эл.0001

• Авторская панель Войти

Что такое открытый доступ?

Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

Наши авторы и редакторы

Мы являемся сообществом из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах, включая лауреатов Нобелевской премии и некоторых самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

Оповещения о содержимом

Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

Как это работаетУправление настройками

Контакты

Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь:

Карьера:

Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

Рецензируемая глава в открытом доступе

Автор:

Юн Бай, Чжаоян Чен, Вэй Доу, Сяндун Конг, Цзин Яо, Чао Ай, Фуган Чжай, Цзинь Чжан и Лю Ян

Представлено: 10 января 2022 г. Просвещенное: 12 января 2022 года. Заказать Распечатать

Обзор показателей главы

66 Глава Загрузка

Посмотреть полные показатели

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Рекламное объявление

Abstract

В системе впрыска топлива Common Rail высокого давления волна давления топлива распространяется взад и вперед в системе во время впрыска топлива, и циклический объем впрыска топлива зависит от колебания давления впрыска топлива. Поэтому для уменьшения влияния колебаний давления на колебания объема впрыска топлива цикла большое теоретическое значение имеет анализ механизма колебаний давления и закона их влияния. В этой главе анализируются динамические характеристики колебаний давления системы впрыска топлива Common Rail высокого давления на основе давления на входе в форсунку, а также проводятся экспериментальные исследования и теоретический анализ характеристик во временной и частотной областях колебаний давления на входе в форсунку. , целью которого является выявление механизма колебаний давления и закона его влияния, а также обеспечение теоретического обоснования повышения точности регулирования объема впрыска топлива при многократном впрыске.

Ключевые слова

• Дизельный двигатель
• Обычное давление
• Внедрение топлива
• ВОЛАЗЫ давления
. Система впрыска топлива с общей топливной рампой под давлением может реализовать гибкий, точный и стабильный контроль давления впрыска топлива, времени впрыска топлива и объема впрыска топлива, что может не только улучшить мощность и экономичность дизельного двигателя, но и удовлетворить все более строгие требования нормы выбросов [1, 2, 3, 4, 5]. Наличие системы Common Rail разделяет процесс подачи топлива и процесс впрыска топлива в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления. Топливный насос высокого давления подает топливо под высоким давлением в общую топливную рампу только в зависимости от рабочего состояния системы. Электрический блок управления (ECU) управляет высокоскоростным электромагнитным клапаном, чтобы управлять форсункой для впрыска топлива под высоким давлением в цилиндр. Две части работают независимо. Это основная характеристика системы впрыска топлива Common Rail высокого давления, которая отличается от традиционных систем впрыска топлива [6, 7, 8, 9]., 10, 11]. Характеристики потока топлива под высоким давлением в системах впрыска топлива с общей топливной рампой высокого давления оказывают важное влияние на объем впрыска топлива цикла. Топливная форсунка является основной исполнительной частью системы впрыска топлива. Из-за инерции топлива топливо в камере управления и объеме форсунки не перестает сразу поступать при резком закрытии управляющего клапана и иглы форсунки. Кинетическая энергия топлива вблизи регулирующего клапана и иглы преобразуется в локальный прирост давления, затем это преобразование распространяется со скоростью звука в камеру управления и объем сопла. Наконец, волна сжатия или расширения топлива отражается обратно. Из-за энергетического дисбаланса волна динамического давления распространяется и многократно колеблется в системе, пока система снова не придет в устойчивое состояние из-за диссипативного эффекта [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18].

Колебания давления оказывают существенное влияние на скорость впрыска топлива, что влияет на циклический объем впрыска топлива системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. В [19] предложена упрощенная физическая модель для прогнозирования колебаний давления впрыска топлива. В [20] разработан трубопровод ускорения подачи топлива на сопле, и были добавлены два набора систем управления для управления состоянием потока топлива в трубопроводе. Была создана численная модель для теоретического прогнозирования колебаний давления впрыска топлива. Чтобы исследовать взаимосвязь между частотой колебаний давления и структурой системы во время впрыска топлива, Ref. [21] создали LC-эквивалентную нуль-мерную модель Common Rail, топливопровода высокого давления и форсунки. С целью изучения влияния колебаний давления в системе впрыска топлива с общей топливной рампой высокого давления на характеристики объема впрыска топлива за цикл, Ref. В работе [22] изучалась взаимосвязь между геометрическими размерами топливопровода высокого давления между Common Rail и форсункой и характеристиками пульсаций давления и цикловым объемом впрыска топлива. Результаты исследований показывают, что изменение размера трубопровода высокого давления оказывает существенное влияние на характеристики объема впрыска топлива за один цикл впрыска. В работе [23] проанализированы характеристики цикла впрыска топлива системы впрыска топлива Common Rail высокого давления при двух рабочих условиях. Результаты исследований показывают, что колебания давления топлива во внутреннем трубопроводе форсунки оказывают более существенное влияние на изменение тактового объема впрыска топлива по сравнению с колебаниями давления в общей рампе. В [24] создана имитационная модель системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. Анализ моделирования показывает, что колебания давления в топливной камере при впрыске топлива являются основной причиной высокочастотных характеристик изменения скорости впрыска топлива. Однако низкочастотные характеристики изменения скорости впрыска топлива определяются колебаниями давления впрыска топлива.

Многократный впрыск является одним из основных технических средств, позволяющих дизельным двигателям соответствовать все более строгим нормам выбросов. Многие ученые изучали влияние колебаний давления на характеристики объема впрыска топлива с многократным циклом впрыска в системах впрыска топлива Common Rail высокого давления. В работе [25] изучались характеристики тактового объема впрыска топлива при различных режимах впрыска систем впрыска топлива Common Rail высокого давления. Результаты исследования показывают, что флуктуация давления топлива оказывает важное влияние на объем впрыска топлива в цикле, поскольку влияет на время впрыска предварительного, основного и дополнительного впрыска. Колебания давления, возникающие после основной инъекции, вызывают затруднения при открытии иглы во время последующей инъекции, что приводит к колебаниям объема после инъекции. В [26] изменен интервал впрыска между предварительным впрыском и основным впрыском в системе впрыска топлива Common Rail под высоким давлением. Обнаружено, что ширина импульса основного впрыска периодически колеблется с увеличением интервала впрыска между предварительным впрыском и основным впрыском, когда фактический объем впрыска топлива цикла пилотного впрыска и фактический объем впрыска топлива цикла основного впрыска фиксированы. Частота колебаний ширины импульса зависит только от конструктивных параметров и не зависит от частоты вращения дизеля, тактового объема впрыска топлива, длительности импульса впрыска топлива и давления впрыска топлива. В работе [27] смоделировано и проанализировано влияние различных свойств топлива на волну давления и циклический объем впрыска топлива в топливопровод высокого давления во время трех процессов впрыска системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. Результаты показывают, что на объем топлива после впрыска влияет колебание давления, вызванное основным впрыском. Изменение свойств топлива приводит к разным фазам колебаний давления, что влияет на открытие иглы. Таким образом, цикловый объем впрыска топлива уменьшается с увеличением объемного модуля упругости топлива. В работе [28] изучалось влияние времени предварительного впрыска и объема предварительного впрыска на сажу, NOx, шум сгорания и расход топлива дизельных двигателей. Результаты показывают, что волна давления, вызванная определенным моментом предварительного впрыска в общей топливной рампе и топливопроводе высокого давления, приводит к резкому изменению объема впрыска топлива цикла основного впрыска, особенно при изменении интервала впрыска между предварительным впрыском и основным впрыском. Он имеет важное влияние на сажу и NOx. Чтобы уменьшить повторное отражение и распространение колебаний давления топлива в топливных контурах высокого давления, Ref. [29, 30, 31] спроектировал камеру хранения давления на выпускном конце топливного насоса высокого давления и разработал новый тип системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. Изучая циклический объем впрыска топлива системы и обычной системы впрыска топлива Common Rail высокого давления при различных давлениях Common Rail, было обнаружено, что различное расположение двух систем впрыска топлива приводит к различию в распространении волны давления топлива и отражения, что приводит к изменению характеристик пульсаций давления топлива и вызывает различный объем впрыска топлива цикла.

В этой главе будут теоретически исследованы колебания давления в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления. Механизм колебаний волны динамического давления в системе будет проанализирован посредством экспериментов. На этой основе будет изучено влияние различных параметров на динамическую волну давления при впрыске топлива. Результаты обеспечат поддержку для выявления колебаний объема впрыска топлива цикла и механизма его генерации в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления.

Реклама

2. Состав и принцип работы системы впрыска топлива Common Rail высокого давления

Система впрыска топлива Common Rail высокого давления в основном состоит из части подачи топлива низкого давления, включая бак, насос низкого давления, часть впрыска топлива под давлением, включая насос высокого давления, общую топливную рампу, электрическую управляющую форсунку, контур возврата топлива, который перекачивает избыточное топливо из каждой части обратно в бак, электрическую часть управления, включая электронный блок управления и различные датчики, как показано на рисунке 1. В процессе работы системы впрыска топлива Common Rail плунжер ТНВД перемещается вниз при вращении распределительного вала под действием пружины. Топливо всасывается в плунжерную камеру насоса высокого давления из бака насосом низкого давления через топливный фильтр для завершения процесса абсорбции топлива. Плунжер насоса высокого давления перемещается вверх при вращении распределительного вала, приводимого в движение кулачком. Топливо в плунжерной камере сжимается и давление увеличивается. Топливо под давлением перекачивается в общую топливную магистраль через трубопровод высокого давления для завершения процесса наддува топлива и подачи топлива. Топливо высокого давления в общей топливной рампе распределяется к форсункам каждого цилиндра по трубопроводу высокого давления. Топливо впрыскивается в цилиндр через форсунку, когда катушка электромагнитного клапана форсунки находится под напряжением. Игла закрывает отверстие форсунки для завершения впрыска топлива, когда катушка обесточена, что завершает процесс впрыска топлива. Клапан дозирования топлива на насосе высокого давления соединяет плунжерную полость насоса низкого давления и насоса высокого давления, который открывается треугольным отверстием дозирования топлива. ЭБУ регулирует объем подачи топлива, регулируя открытие топливомерного отверстия посредством выдачи сигнала широтно-импульсной модуляции, тем самым реализуя регулировку давления в общей топливной рампе. По сигналам обратной связи от различных датчиков ЭБУ выдает соответствующие управляющие сигналы в зависимости от рабочего состояния дизельного двигателя и управляет высокоскоростным электромагнитным клапаном на форсунке, чтобы осуществлять контроль времени впрыска, продолжительности впрыска и времени впрыска, чтобы завершить реальную -временной контроль системы впрыска топлива.

Рисунок 1.

Принципиальная схема системы впрыска топлива Common Rail высокого давления.

Объявление

3. Теоретическое исследование колебаний давления системы впрыска топлива Common Rail высокого давления

Характеристика колебаний давления топлива в трубопроводе системы впрыска топлива Common Rail высокого давления может быть представлена ​​в виде одномерного частного дифференциала уравнения неустойчивого сжимаемого потока, как показано в уравнении. (1).

∂p∂t+u∂p∂x+a2ρ∂u∂x=0∂p∂x+ρ∂u∂t+ρu∂u∂x+2κρu=0E1

где u скорость потока топлива , a — скорость распространения волны давления топлива, κ — коэффициент сопротивления потоку топлива.

Вышеупомянутые уравнения в частных производных можно преобразовать в обыкновенные дифференциальные уравнения следующим образом. где0377 и (d x /d t ) _L — линии трасс волн давления, распространяющихся вправо и влево внутри трубопровода. Приведенные выше уравнения непосредственно отражают зависимость распространения волны давления в трубопроводе системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. Когда волна давления топлива распространяется в определенное место в трубопроводе, давление в этом месте повышается, то есть d p является положительным, а волна давления является волной сжатия. Наоборот, давление падает. д p отрицательный, и это волна расширения. Принимая, что правое направление оси x является положительным направлением, волна давления топлива, распространяющаяся в прямом направлении, называется правой бегущей волной, а волна давления топлива, распространяющаяся в отрицательном направлении, называется левой бегущей волной. Бегущая вправо волна представлена ​​d p _R и d u _R и имеет следующую зависимость.

dpR=aρduRE3

В то время как бегущая влево волна представлена ​​d p _L и d u _L , что имеет следующую зависимость.

dpL=-aρduLE4

Волна давления в трубопроводе системы впрыска топлива Common Rail высокого давления делится на бегущую влево и вправо волну в соответствии с направлением распространения и делится на волну сжатия и волну расширения в соответствии с к изменению давления топлива, вызванному распространением. Поэтому волны давления в трубопроводе можно разделить на следующие четыре типа.

1. Правосторонняя волна сжатия

   Этот вид волны давления топлива распространяется в положительном направлении оси x , где d p _R положителен, а d u _{R также положителен , то есть давление топлива и скорость вдоль направления распространения x вперед увеличиваются.}

2. Правосторонняя волна разрежения

   Этот вид волны давления топлива распространяется в положительном направлении x , но d p _R отрицательное и d u _R также отрицательное, то есть давление топлива и скорость вдоль x-прямого направления распространения уменьшаются.

3. Волна сжатия, бегущая влево , скорость топлива уменьшается вдоль направления распространения по оси x вперед. Однако давление топлива и скорость левосторонней волны сжатия вместе с направлением распространения увеличиваются.

4. Левосторонняя волна разрежения

   Такая волна давления топлива распространяется назад вдоль оси x , где d p _L отрицательное, а d u L положительное, т.е. , скорость топлива вдоль направления распространения x вперед увеличивается.

Предположим, что бегущая вправо волна достигает положения топливного трубопровода x в момент t is d p _R и d u _R , а бегущая влево волна d p _L и d u _L . Согласно теории синтеза волн давления, изменение полного давления d p и изменение скорости d u составляют волны давления при ( x , t ). Фактически после синтеза волны давления топлива каждая однократно бегущая волна продолжает распространяться в заданном направлении. Следовательно, приведенное выше уравнение также можно понимать как колебание давления в определенном месте трубопровода, которое можно разложить на волны, бегущие влево и волны, бегущие вправо.

Когда волна давления распространяется на граничную поверхность, можно получить другую возвратную волну давления на основе волны давления и граничного условия в данный момент, которое представляет собой отраженную волну. Предполагая, что правый конец системы впрыска топлива Common Rail высокого давления закрыт, граничное условие u  = 0 и d u  = 0. В это время, если есть правобегущая волна d p _R прибывающая слева должна быть бегущая влево отраженная волна давления d p _L , так что d u  = d u _R  + d u _L  = 0. Видно, что торцевая граница топлива отражает волну давления от поверхности топливопровода результат связи граничного условия с распространяющейся волной давления топлива.

Существуют три граничных условия для распространения и отражения волны давления в трубопроводе системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. Тип границы на топливопроводе Common Rail и ТНВД – выходной изобарический конец (конец выходного отверстия). Тип границы — закрытый, когда игольчатый клапан форсунки закрыт. Граничным типом является отверстие, когда поток заканчивается, когда игла открывает форсунку и впрыскивает форсунку.

1. Выходной изобарический конец

   Существуют следующие уравнения, когда бегущая вправо волна d p _R достигает открытого конца правого конца.

   dpr = aρdurdpl = −aρduldp = dpr+dpl = 0du = dur+dule6

   Таким образом, D P _L = -D P _R , D P _R , D D D D D D D D D D D . _R , d u  = 2d u _R , d p  = 0.

   Видно, что знаки падающей волны давления и отраженной волны давления противоположны при распространении волны давления к общей рейке. Однако абсолютная величина амплитуды волны давления одинакова, и скорость волны одинакова. Изменение давления на конце трубопровода равно нулю, а изменение скорости в два раза больше скорости падающей волны давления. Отражение со свойством падающей волны и отраженной волны противоположно (волна расширения, другая волна сжатия) и абсолютное значение амплитуды волны давления одинаково, называется полным отрицательным отражением. Таким образом, отражение волны давления в топливопроводах Common Rail и ТНВД является полным отрицательным отражением.

2. Закрытый конец

   Имеются следующие уравнения, когда бегущая вправо волна d p _R достигает закрытого конца правого конца.

   dpR=aρduRdpL=−aρduLdp=dpR+dpLdu=duR+duL=0E7

   Thus, d p _L  = d p _R , d u _L  = −d u _R , d p  = 2d p _R , d v  = 0.

   Видно, что амплитуда падающей волны давления и отраженной волны давления одинакова после волны давления распространяется на сопло, когда игла закрыта. Однако величина возмущения скорости противоположна. Изменение скорости у сопла равно нулю, а изменение давления в два раза превышает амплитуду падающей волны давления. Отражение со свойством падающей волны и отраженной волны одинаково, то есть волна расширения или волна сжатия одновременно, а амплитуда возмущения давления одинакова, называется полным положительным отражением. Следовательно, отражение волны давления при закрытом игольчатом клапане является полным положительным отражением.

3. Сопло выходного конца

   Как показано на рисунке 2, поток топлива от граничной поверхности С-С трубопровода сечением F через отверстие сечения F _t в пространство, где противодавление р _с . Принимая начальное состояние топлива p ₀  =  p _c и u ₀  = 0, уравнение Бернулли и уравнение неразрывности от граничной поверхности C-C до минимального сечения горловины t-t можно установить как следует.

Рис. 2.

w3.org/2001/XMLSchema-instance»> Схема напорного конца сопла.

p+12ρu2=pc+12ρut2Fu=αFFtutE8

где p и u – давление и расход топлива на поверхности раздела КС, α _F – коэффициент расхода через отверстие — скорость потока топлива при t-t минимального сечения горловины.

Таким образом,

p=12ρu21−ϕF2ϕF2+pcE9

где φ _F  =  α _F F _t / F , которое представляет собой коэффициент эффективного проходного сечения на конце отверстия.

Приведенное выше уравнение является уравнением граничных условий для выходного отверстия дросселя системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. Из приведенного выше уравнения видно, что когда φ _F  = 0, F _t  = 0, является закрытым концом, а когда φ _F  = 97 1, F  =  F , конец выходного отверстия. Однако отражение на граничной поверхности переходит от полного положительного отражения к полному отрицательному, когда φ _F меняется с 0 на 1.

Объявление

4. Стенд для испытания динамических колебаний давления системы впрыска Common Rail высокого давления

Стенд для испытаний в основном включает стенд для испытаний системы впрыска Common Rail высокого давления , рабочий стенд и блок водяного охлаждения. Он может измерять динамические характеристики впрыска шестицилиндрового двигателя, такие как скорость впрыска топлива, объем впрыска топлива и продолжительность впрыска топлива не более чем для каждого цикла. Основными функциями стенда для испытаний системы впрыска топлива Common Rail высокого давления являются управление топливным насосом высокого давления, подача топлива в топливный насос высокого давления при заданной температуре и давлении, управление системой впрыска топлива и измерение динамических характеристик впрыска топлива в режиме реального времени. система. Рабочий стенд включает в себя систему мониторинга, электронное устройство управления прибором однократного впрыска, приводное оборудование топливной форсунки, программируемый генератор синхронизирующих импульсов, регулятор давления Common Rail, анализатор крутящего момента и источник питания постоянного тока и т. д. Он может осуществлять управление в реальном времени и контролировать экспериментальный процесс. Все результаты экспериментальных данных и параметры окружающей среды каждой форсунки могут быть записаны после эксперимента.

Стенд для испытаний системы впрыска топлива Common Rail высокого давления показан на рисунке 3. Он состоит из приводного двигателя, топливного насоса высокого давления, Common Rail, датчика давления Common Rail, осциллографа, прибора для однократного впрыска, механической части потока впрыска. и скорости (IFR), форсунка, датчик давления, трубопровод высокого давления, электронная часть IFR, ЭБУ, компьютерный терминал и бак. Топливный насос высокого давления приводится в действие приводным двигателем, который может обеспечить стабильную входную скорость для системы. Датчик давления в общей рампе, установленный на общей рампе, измеряет давление в общей рампе в режиме реального времени и передает сигнал давления в общей рампе обратно в ЭБУ. ЭБУ регулирует подачу топлива в общую рампу, регулируя клапан управления потоком на топливном насосе высокого давления, чтобы стабилизировать давление в общей рампе. Для измерения динамических колебаний давления на входе в форсунку вблизи конца форсунки на трубопроводе высокого давления между общей топливной рампой и форсункой установлен пьезорезистивный датчик высокого давления. Осциллограф получает сигнал давления на входе форсунки, измеренный датчиком давления, и сигнал давления в общей рампе, измеренный датчиком давления в общей рампе, и сохраняет данные сигнала. ЭБУ подает управляющий ток на форсунку в соответствии с условиями эксперимента для завершения впрыска топлива в различных условиях.

Рисунок 3.

Принципиальная схема испытательного стенда системы впрыска топлива Common Rail высокого давления. 1. Приводной двигатель 2. ТНВД 3. Common Rail 4. Датчик давления Common Rail 5. Осциллограф 6. Механическая часть IFR 7. Форсунка 8. Датчик давления 9. Трубопровод высокого давления 10. Электронная часть IFR 11. ЭБУ 12. Компьютерный терминал 13. Танк.

Объявление

5. Механизм колебаний динамической волны давления для системы впрыска топлива Common Rail высокого давления

Волна давления топлива возвратно-поступательно распространяется в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления во время впрыска топлива. На объем впрыска топлива цикла влияет давление впрыска топлива. Следовательно, это имеет важное теоретическое и практическое значение для проектирования оптимизации системы и использования эффективного метода для уменьшения неблагоприятного воздействия колебаний давления на характеристики объема впрыска топлива за цикл путем тщательного анализа механизма колебаний и правила влияния волны динамического давления для обычных систем высокого давления. система впрыска топлива по рельсам. Теоретически давление впрыска топлива относится к давлению топлива вблизи отверстия форсунки. Однако из-за высокого давления топлива в форсунке и небольшого размера топливной полости в форсунке установить датчик давления вблизи отверстия форсунки затруднительно. Что еще более важно, установка датчика давления рядом с отверстием сопла приведет к изменению распределения поля потока в сопле, что повлияет на характеристики динамических колебаний давления в системе. Поскольку волна давления топлива распространяется в системе с ограниченной скоростью, давление топлива на входе в форсунку лишь незначительно отстает от объемного давления в форсунке во временной последовательности (давление впрыска топлива). Его легко измерить, и он может фактически отображать динамические характеристики колебаний давления в системе. В этой главе давление топлива на входе в форсунку используется вместо давления впрыска для анализа волны динамического давления в системе [32].

На рис. 4 показаны характеристики тока привода электромагнитного клапана, скорости впрыска топлива и давления на входе в форсунку до и после впрыска топлива системы впрыска топлива Common Rail высокого давления при цикловом объеме впрыска топлива 30 мм ³ . Как показано на рисунке, существует характеристика задержки между подачей питания на электромагнитный клапан и впрыском топлива из-за гидравлической задержки системы. Кроме того, продолжительность впрыска топлива больше, чем время подачи питания на электромагнитный клапан. Открытие электромагнитного клапана и иглы вызывает падение давления на входе в форсунку. Продолжительность впрыска топлива соответствует времени открытия иглы из-за динамических характеристик иглы.

Рисунок 4.

Ток привода электромагнитного клапана, скорость впрыска и давление на входе форсунки при объеме впрыска топлива 30 мм ³ .

В соответствии с различными характеристиками управляющего тока электромагнитного клапана, скорости впрыска топлива и входного давления форсунки в разные моменты времени, как показано на рисунке 4, кривые можно разделить на пять различных этапов следующим образом.

1–2 ступени. На катушку электромагнитного клапана форсунки подается напряжение, ток постепенно увеличивается, а электромагнитная сила увеличивается. Но электромагнитная сила электромагнитного клапана меньше, чем сила предварительного затягивания пружины сброса регулирующего клапана. Клапан управления прижат к седлу управления, а выходное отверстие закрыто. Камера управления заполнена топливом под высоким давлением. Результат гидравлического давления топлива на верхнюю торцевую поверхность иглы и усилия предварительного натяжения возвратной пружины иглы больше гидравлического давления топлива на нижнюю торцевую поверхность иглы. Игла прижата к седлу и форсунка не впрыскивает топливо. Таким образом, давление на входе в форсунку остается неизменным и составляет 80 МПа.

2–3 этапа. Падает давление на входе в форсунку. Причина анализируется следующим образом. Клапан управления преодолевает усилие предварительного затягивания пружины сброса клапана управления и перемещается вверх под действием электромагнитной силы электромагнитного клапана, при этом выходное отверстие открывается. Топливо под высоким давлением в камере управления выбрасывается в бак через обратный топливный контур низкого давления. Давление топлива в камере управления быстро падает. Однако равнодействующая гидравлического давления топлива на верхнюю торцевую поверхность иглы и силы предварительного натяжения возвратной пружины иглы все же больше, чем гидравлическое давление топлива на нижнюю торцевую поверхность иглы. Игла все еще прижата к седлу иглы. Отверстие форсунки закрыто, и форсунка не впрыскивает топливо. Регулирующий клапан открывает выпускное отверстие, внезапно вызывая мгновенную волну расширения, которая начинается между регулирующим клапаном и седлом регулирующего клапана.

3–4 этапа. Давление на входе в форсунку продолжает падать, но градиент падения давления увеличивается. Причина в том, что равнодействующая гидравлического давления топлива на верхнюю торцевую поверхность иглы и усилия предварительного натяжения возвратной пружины иглы меньше гидравлического давления топлива на нижнюю торцевую поверхность иглы по мере уменьшения расхода топлива в камере управления. давление. Игла движется вверх и открывает отверстие сопла. Форсунка начинает впрыск топлива, и появляется скорость впрыска топлива. Внезапное открытие иглы также вызывает мгновенную волну расширения, которая начинается между иглой и седлом иглы и распространяется вверх. Благодаря наличию игольчатого канала на корпусе форсунки перепад давления на входе в форсунку незначителен, однако градиент перепада давления больше, чем при открытом регулирующем клапане.

4–5 стадий. Полный процесс впрыска топлива. Волна расширения, вызванная рабочими процессами движущихся частей системы, распространяется вверх по топливному контуру в форсунке. Когда он распространяется на общую магистраль, отражая обратно волну сжатия. Эта волна сжатия пытается восстановить давление топлива в топливном контуре до исходного значения. Когда она распространяется на впускное отверстие форсунки, давление на входе увеличивается, как показано на рис. 4. Фактически между иглой и седлом иглы не возникает волны расширения, когда игла достигает своего максимального подъема, а размер отверстия форсунки становится основным фактором, ограничивающим впрыск топлива.

Этап после 5. Отверстие форсунки закрывается иглой, и впрыск топлива прекращается. Закрытие иглы вызовет в системе эффект гидроудара, волна сжатия в форсунке возникнет и распространяется вверх по топливному контуру в форсунке. Давление на входе увеличивается, когда оно распространяется на вход инжектора, как показано на рис. 4. С этого момента игла и регулирующий клапан полностью закрываются. Волна давления многократно распространяется в системе. Поскольку сопротивление гидравлическому сдвигу сдерживает колебания волны давления, амплитуда волны давления топлива постепенно уменьшается, а давление на входе в форсунку демонстрирует характеристику затухания колебаний.

Из вышеприведенного анализа видно, что характеристика колебания давления на входе форсунки перед открытием иглы не зависит от времени подачи питания на катушку электромагнитного клапана или продолжительности впрыска топлива, поскольку это явление возникает всякий раз, когда управление клапана или игла начинает двигаться. Характеристика колебаний давления на входе форсунки, вызванная эффектом гидравлического удара, очевидно, зависит от времени возбуждения катушки электромагнитного клапана, поскольку оно создается после закрытия игольчатого клапана. Следовательно, когда время подачи питания на катушку электромагнитного клапана короче, временной интервал между двумя пиками давления на рисунке 4 мал, третий пик давления и последующий пик колебаний давления зависят от времени подачи питания на катушку электромагнитного клапана из-за взаимодействие волн давления. Как показано на рисунке 5, амплитуда колебаний давления на входе в форсунку значительна, когда циклический объем впрыска топлива в системе составляет 3 мм 9 .0736 3 . Слияние двух пиков давления называется гидравлическим резонансом, как показано на Рис. 4.

Рис. 5.

Ток привода электромагнитного клапана, скорость впрыска и давление на входе форсунки при объеме впрыска топлива 3 мм ³ .

Объявление

6. ​​Исследование факторов влияния волны динамического давления в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления

По волновому механизму волны динамического давления в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления скорость впрыска топлива и продолжительность впрыска топлива различны с разной шириной импульса впрыска топлива, что приводит к разным объемам впрыска топлива за цикл. Изменение ширины импульса впрыска по-разному влияет на характеристики пульсаций давления в системе при впрыске топлива. Кроме того, циклический объем впрыска топлива отличается, даже если ширина импульса впрыска одинакова, когда система впрыска топлива с общей топливной рампой высокого давления находится под разным давлением в общей топливной рампе. Таким образом, в этом разделе в основном анализируется правило влияния двух ключевых параметров управления системой, а именно ширины импульса впрыска и давления в топливной рампе, на волну динамического давления в системе, что обеспечивает поддержку для изучения флуктуационных характеристик циклического топлива. объем впрыска системы.

На рис. 6 показаны характеристики колебаний давления на входе форсунки во время впрыска топлива системы впрыска топлива Common Rail высокого давления с длительностью импульса впрыска 400, 600, 800 и 1000 мкс соответственно. Из рисунка видно, что при одинаковом размере трубопровода высокого давления и общем давлении в топливной рампе давление на входе в форсунку с разной шириной импульса впрыска показывает характеристики колебаний затухания. Чем меньше ширина импульса впрыска, тем больше амплитуда колебаний давления в течение времени впрыска. С увеличением длительности импульса впрыска от 400 мкс до 1000 мкс скорость изменения амплитуды колебаний давления на входе в форсунку уменьшается, а среднее давление на входе в форсунку после впрыска увеличивается. Это связано с тем, что система обеспечивает меньшую циркуляцию впрыска топлива с малой шириной импульса при том же давлении в общей рампе. После того, как игла установлена ​​на место и форсунка закрыта, топливо под высоким давлением в общей топливной рампе сразу же поступает через трубопровод высокого давления, чтобы пополнить то, что впрыскивается в форсунку. Чем больше ширина импульса впрыска, тем больше топлива требуется для пополнения и тем дольше требуется время. Кроме того, с увеличением ширины импульса впрыска игла постепенно достигает своего максимального подъема. В это время ширина импульса впрыска влияет только на момент, когда игла закрывает сопло, но не влияет на иглу от открытия до достижения максимального подъема. Следовательно, как показано на рисунке, нет существенной разницы между давлением на входе в форсунку от первой впадины до первого гребня, когда ширина импульса впрыска составляет 800 мкс и 1000 мкс.

Рисунок 6.

Давление на входе форсунки при различной длительности импульса впрыска.

На рисунке 7 показаны характеристики колебаний давления на входе форсунки во время впрыска топлива в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления с давлением в рампе 40, 80, 120 и 160 МПа соответственно. Каждая точка на рисунке представляет собой разницу между давлением на входе форсунки при определенном давлении в общей топливной рампе и заданным давлением в общей топливной рампе, когда ширина импульса впрыска составляет 800 мкс, что более наглядно отражает характеристики колебаний давления в системе при различных значениях давления в общей топливной рампе. Как показано на рисунке, давление на входе форсунки в определенной степени снижается при различных значениях давления в общей топливной рампе, когда размер трубопровода высокого давления и ширина импульса впрыска постоянны. Колебания давления на входе форсунки при давлении в общей топливной рампе 40 МПа явно отличаются от колебаний давления при трех других давлениях в общей топливной рампе. Среднее колебание давления на входе форсунки при этом давлении в общей топливной рампе выше, чем при трех других давлениях в общей топливной рампе. Правила колебания давления на входе остаются неизменными, когда давление в системе Common Rail увеличивается с 80 МПа до 160 МПа. Чем выше давление в системе Common Rail, тем больше амплитуда падения давления на входе и ниже среднее значение колебаний давления. Когда размер трубопровода высокого давления и ширина импульса впрыска одинаковы, давление впрыска увеличивается с увеличением давления в общей рампе, а ширина импульса впрыска, необходимая игле для достижения максимального подъема, уменьшается. Когда давление в общей рампе составляет 40 МПа, из-за низкого давления в общей рампе момент, когда регулирующий клапан полностью открывает выпускное отверстие, отстает, а момент, когда регулирующий клапан закрывает выпускное отверстие, опережает. Время сброса давления топлива в камере управления сокращается, а игла не достигает максимального подъема. Форсунка снова закрывается, прежде чем она полностью откроется. В это время максимальная скорость впрыска топлива и продолжительность впрыска топлива в системе малы. Поэтому среднее значение пульсаций давления на входе в форсунку высокое. С увеличением давления в системе Common Rail разница открытия выпускного отверстия регулирующего клапана уменьшается. Но разница давлений между камерой управления и топливным контуром низкого давления, а также объемом форсунки и цилиндром больше, когда давление в общей рампе высокое. Скорость выброса топлива из камеры управления и скорость впрыска топлива через отверстие форсунки увеличиваются, что приводит к увеличению градиента перепада давления в системе. Кроме того, чем выше давление в системе Common Rail, тем дольше игла удерживается в положении максимального подъема. Это основная причина, по которой чем выше давление в системе Common Rail, чем больше амплитуда падения давления на входе в форсунку, тем ниже среднее колебание давления.

Рисунок 7.

Колебания давления на входе форсунки при различных значениях давления в системе Common Rail. (а) Давление в системе Common Rail при 40 МПа. (b) Давление в системе Common Rail при 80 МПа. (c) Давление в системе Common Rail при 120 МПа. (d) Давление в системе Common Rail при 160 МПа.

Из вышеприведенного анализа видно, что динамическая волна давления в системе демонстрирует различные характеристики колебаний при различной ширине импульса впрыска и давлении в общей рампе, когда размер трубопровода высокого давления является постоянным. Таким образом, частота колебаний динамического давления и амплитуда системы дополнительно анализируются с шириной импульса впрыска 400, 600, 800 и 1000 мкс и давлением в общей рампе 40, 80, 120 и 160 МПа соответственно, чтобы выявить динамическое давление. волновое правило изменения системы при различной длительности импульса впрыска и давлении в общей рампе.

Область, заключенная под кривой плотности спектра мощности, представляет собой количество энергии, генерируемой флуктуациями в частотном диапазоне [33]. На рис. 8 показана спектральная плотность мощности, полученная с помощью быстрого преобразования Фурье колебаний давления на входе в форсунку при различной длительности импульса форсунки и давлении в общей топливной рампе. Как показано на рисунке 8(а), когда давление в системе Common Rail составляет 40 МПа, а ширина импульса впрыска составляет 400, 600 и 1000 мкс, энергия волны динамического давления системы находится в основном в полосе частот 799 Гц–1199 Гц, а пиковые характеристики плотности спектра мощности значительны, и все они достигают основного пика на частоте 999 Гц. В это время волна динамического давления в системе имеет явные периодические флуктуационные характеристики, которые в основном колеблются в частоте основного гребня. Когда ширина импульса впрыска топлива составляет 800 мкс, гребенчатые характеристики плотности спектра мощности волны динамического давления не очевидны, а флуктуация давления топлива не демонстрирует характеристик значительных периодических флуктуаций. Волна давления в основном колеблется с частотой 799, 1199 и 1998 Гц. Это может быть связано с тем, что частота волны давления, вызванная регулирующим клапаном и движением иглы в системе, достигает резонансной частоты при этой ширине импульса впрыска, и все виды волн давления многократно распространяются и накладываются в системе, что изменяет частотные характеристики волны давления. . В это время флуктуационная характеристика системы является наиболее сложной, и влияние на динамическую характеристику впрыска системы является наиболее серьезным.

Рис. 8.

Спектральная плотность мощности давления на входе форсунки при различных значениях давления в системе Common Rail и длительности импульса впрыска.

Спектральная плотность мощности давления на входе форсунки сильно различается для четырех значений ширины импульса форсунки, когда давление в общей рампе составляет 80 МПа. Энергия волны динамического давления системы находится в диапазоне частот от 599 Гц до 1398 Гц и от 799 Гц до 1398 Гц, соответственно, когда ширина импульса впрыска составляет 400 мкс и 800 мкс. Спектральные плотности мощности волн давления на входе в форсунку при двух значениях ширины импульса впрыска имеют значительные пиковые характеристики, обе из которых демонстрируют явные периодические флуктуационные характеристики на основной пиковой частоте 1199 Гц. Волна динамического давления системы не показывает периодических колебаний при длительности импульса впрыска 600 мкс и 1000 мкс, что показывает многочастотные характеристики. Как показано на рисунке 8(b), волна давления на входе в инжектор в основном колеблется с частотой 799 Гц и 1199 Гц при длительности импульса впрыска 600 мкс. Волна динамического давления в основном колеблется с частотой 199 Гц и 999 Гц при длительности импульса впрыска 1000 мкс.

Как показано на рисунке 8(c), плотность спектра мощности волны давления на входе в форсунку имеет явные гребенчатые характеристики, когда давление в системе Common Rail составляет 120 МПа, а ширина импульса впрыска составляет 400, 600 и 800 мкс соответственно. Основная пиковая частота плотности спектра мощности волны давления составляет 1199 Гц при трех длительности импульса впрыска. Однако диапазоны энергетических частот различаются. Энергия волны динамического давления находится в основном в полосе частот 799–1398 Гц, когда ширина импульса впрыска составляет 400 мкс и 800 мкс. Основная полоса частот волны динамического давления становится шире при длительности импульса впрыска 600 мкс, колеблется от 799 Гц до 1798 Гц. В то же время динамическая волна давления системы имеет характеристики многочастотных колебаний при длительности импульса впрыска 1000 мкс, которая в основном колеблется на частоте 199 Гц и 1398 Гц.

Как показано на рисунке 8(d), правило изменения плотности спектра мощности волны давления на входе в форсунку аналогично правилу изменения давления в системе Common Rail и составляет 120 МПа, когда давление в системе Common Rail составляет 160 МПа, а ширина импульса впрыска составляет 400 мПа. , 600 и 800 мкс соответственно. Волна динамического давления в основном периодически колеблется на частоте основного гребня 1199 Гц. Но энергетические диапазоны волны динамического давления различны при трех значениях ширины импульса впрыска, и энергетический диапазон волны динамического давления становится меньше с увеличением ширины импульса впрыска. Основные энергетические полосы волны динамического давления составляют 599–1598 Гц, 999–1 798 Гц и 999–1398 Гц соответственно при увеличении ширины импульса инжекции с 400 мкс до 800 мкс. Волна динамического давления системы также имеет многочастотные флуктуационные характеристики при длительности импульса впрыска 1000 мкс, которая в основном колеблется на частоте 199 Гц и 1598 Гц.

Плотность топлива увеличивается с ростом давления, что приводит к ускорению распространения волны давления в системе. Сравнивая спектральную плотность мощности волны давления на входе в форсунку при различных значениях давления в общей топливной рампе при одинаковой ширине импульса впрыска на рисунке 8, можно увидеть, что пиковые характеристики плотности спектра мощности волны давления на входе в форсунку при различных значениях давления в общей топливной рампе являются значительными. за исключением рабочих точек многочастотных колебаний волны давления. Частота основного пика плотности спектра мощности волны давления на входе форсунки является самой низкой, когда давление в общей рампе составляет 40 МПа, то есть частота волны давления в системе низкая, когда давление в общей рампе низкое.

Подводя итог, можно сказать, что волна динамического давления в системе имеет разные частотные характеристики при различной ширине импульса впрыска и давлении в общей рампе, когда размер трубопровода высокого давления является постоянным. Он либо колеблется на частоте основного гребня, либо проявляет характеристики многочастотных колебаний. В то время как динамическая волна давления в системе показывает низкочастотные колебания при низком давлении в общей топливной рампе при той же ширине импульса впрыска.

Как показано на рисунках 6 и 7, среднее давление на входе в форсунку зависит от давления в системе Common Rail и длительности импульса впрыска. Разница между средним давлением на входе в форсунку и установленным давлением Common Rail отражает не только уменьшение амплитуды давления впрыска в процессе впрыска топлива, но и среднюю амплитуду колебаний давления в системе после впрыска топлива. Таким образом, среднее падение давления определяется в этой главе как разница между установленным давлением Common Rail и средним давлением на входе в форсунку, которая определяет момент включения электромагнитного клапана форсунки в координатах времени от 0 до 10 мс. Рисунок 9показывает среднее падение давления с общим давлением в топливной рампе при различной длительности импульса впрыска. Как показано на рисунке, среднее падение давления линейно увеличивается с увеличением давления в системе Common Rail с 40 МПа до 160 МПа, когда размер топливного трубопровода высокого давления и ширина импульса впрыска постоянны. Чем больше ширина импульса впрыска, тем выше скорость увеличения среднего падения давления. Кроме того, среднее падение давления увеличивается с увеличением ширины импульса впрыска с 400 мкс до 1000 мкс, когда размер топливного трубопровода высокого давления и давление в общей рампе постоянны, а средняя амплитуда падения давления увеличивается с увеличением давления в общей рампе. при двух одинаковых значениях ширины импульса инжекции. Видно, что чем выше давление в системе Common Rail и ширина импульса впрыска, тем больше среднее падение давления.

Рис. 9.

w3.org/1999/xlink» xmlns:xsi=»http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance»> Характеристики изменения среднего падения давления, вызванного давлением в системе Common Rail, при различной длительности импульса впрыска.

Первая впадина волны давления на входе в форсунку – это минимальное давление в системе после впрыска топлива при открытом сопле форсунки, отражающее максимальное падение давления после стабильного впрыска топлива. Первый пик давления на входе в форсунку представляет собой максимальную волну сжатия, возвращающуюся в систему при большой ширине импульса впрыска. Он отражает амплитуду колебаний давления гидравлического резонанса при небольшой ширине импульса нагнетания. Следовательно, первая впадина и первый гребень давления на входе в форсунку являются характеристическими параметрами, отражающими характеристики волны динамического давления в системе. В таблицах 1 и 2 показаны минимальные и максимальные значения колебаний давления на входе в форсунку, когда давление в системе Common Rail составляет 40, 80, 120 и 160 МПа, а ширина импульса впрыска составляет 400, 600, 800 и 1000 мкс соответственно. Для сравнительного анализа все значения в таблице 1 представляют собой разницу между установленным давлением в общей топливной рампе и впадиной волны давления на входе в форсунку, а все значения в таблице 2 представляют собой разницу между вершиной волны давления на входе в форсунку и установленным давлением в системе Common Rail.

Common rail pressure/MPa	Injection pulse width/μs
	400	600	800	1000
40	2.91	2.89	2.91	2.84
80	5.17	5.15	5.14	5. 15
120	6.77	6.74	6.75	6.79
160	7.98	8.14	8.13	8.05

Table 1.

Trough of the injector inlet pressure fluctuation at different common rail pressures and injection pulse widths . Длительность импульса впрыска/мкс0821 800 1000 40 5.34 2.32 0.98 0.10 80 7.82 3.06 0.96 1.04 120 6. 12 3,77 1,83 1,87 160 6,75 3,84 2,46 3,84 2,46 3,84 2,46 3,84 2,46 2,46 2,75 2,75 2,0084

Пик колебаний давления на входе в форсунку при различных значениях давления в системе Common Rail и длительности импульса впрыска.

Как показано в таблице 1, впадины колебаний давления на входе в форсунку увеличиваются примерно линейно с увеличением давления в общей рампе при различной длительности импульса впрыска, когда размер топливопровода высокого давления остается постоянным. Изменение ширины импульса форсунки мало влияет на впадину колебаний давления на входе форсунки при том же давлении в общей рампе. Впадина колебания давления на входе форсунки между четырьмя значениями ширины импульса форсунки имеет максимальную разницу 0,16 МПа при одинаковом давлении в общей рампе. Можно видеть, что впадина динамического колебания давления не зависит от ширины импульса впрыска, но увеличивается с увеличением давления в общей рампе. Причины следующие. Чем выше давление в общей рампе, тем быстрее реакция открытия иглы. Скорость впрыска топлива увеличивается после открытия иглы в течение того же времени, увеличивается эффективная площадь потока у отверстия форсунки, и топливо в объеме форсунки впрыскивается через отверстие форсунки быстрее. Падение давления в системе увеличивается, а впадина волны давления увеличивается. Увеличение ширины импульса впрыска при том же давлении в Common Rail не влияет на раннее открытие иглы. То есть состояние движения иглы остается прежним до того, как ширина импульса впрыска составляет 400 мкс. Следовательно, изменение ширины импульса впрыска не влияет на впадину колебаний давления в системе.

Как показано в Таблице 2, гребни колебаний давления на входе в форсунку увеличиваются с увеличением давления в топливной рампе при одинаковой длительности импульса впрыска, когда размер топливного трубопровода высокого давления является постоянным. Чем меньше ширина импульса впрыска, тем выше пик колебаний давления на входе в форсунку при том же давлении в общей топливной рампе. Это связано с тем, что чем выше давление Common Rail при одинаковой длительности импульса впрыска, тем быстрее распространяется волна давления топлива в системе. Время наложения волны сжатия большой амплитуды, отраженной от Common Rail, и волны разрежения, вызванной открытием иглы, опережает время, что приводит к увеличению гребня пульсаций давления на входе в форсунку. Чем меньше ширина импульса впрыска, тем короче продолжительность впрыска при одинаковом давлении в общей рампе. Короткое время открытия и закрытия иглы приведет к уменьшению времени встречи первого гребня давления и третьего гребня давления, как показано на рисунке 4. Эффект гидравлического резонанса волны давления топлива более значителен. Таким образом, пик колебаний давления на входе в форсунку уменьшается с увеличением ширины импульса впрыска при том же давлении в общей рампе.

Объявление

7. Выводы

В этой главе теоретически исследуются колебания давления в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления. На основе выявления волнового механизма волны динамического давления исследуется влияние различных параметров на волну динамического давления впрыска топлива. Выводы следующие.

1. Теоретическое исследование колебаний давления в системах впрыска топлива Common Rail высокого давления показывает, что отраженная волна давления топлива, возвращающаяся от граничной поверхности конца трубопровода, является результатом сочетания граничных условий и распространяющейся волны давления. Отражение волны давления в системе Common Rail и топливопроводе высокого давления является полным отрицательным отражением. Отражение волны давления при закрытии иглы является полным положительным отражением. Тип граничного условия отверстия сопла открытия иглы — выходной конец потока диафрагмы.

2. Раскрыт механизм волны динамического давления в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления. Результаты показывают, что существует характеристика задержки от подачи питания на электромагнитный клапан до впрыска топлива, а продолжительность впрыска топлива больше, чем время подачи питания на электромагнитный клапан. Открытие электромагнитного клапана и иглы вызывает падение давления на входе в форсунку. Продолжительность впрыска топлива соответствует времени открытия иглы. Характеристики колебаний давления на входе в форсунку перед открытием иглы не зависят от времени включения электромагнитного клапана или продолжительности впрыска топлива. Однако флуктуационная характеристика давления на входе в форсунку, вызванная эффектом гидравлического удара при закрытии иглы, явно зависит от времени включения электромагнитного клапана.

3. Проанализированы закономерности влияния ширины импульса впрыска и давления в системе Common Rail на динамическую волну давления системы впрыска Common Rail высокого давления. Результаты показывают, что давление на входе в форсунку колеблется в режиме затухания, когда ширина импульса впрыска различна. Чем меньше ширина импульса впрыска, тем больше амплитуда колебаний давления за время впрыска топлива. Скорость изменения амплитуды колебаний входного давления уменьшается с увеличением ширины импульса впрыска. Среднее давление на входе в форсунку увеличивается после впрыска топлива. Давление на входе форсунки в некоторой степени уменьшается при различном давлении в общей топливной рампе. Среднее колебание давления на входе форсунки выше, чем у трех других давлений Common Rail, когда давление Common Rail составляет 40 МПа. Правила колебания давления на входе остаются неизменными, когда давление в системе Common Rail увеличивается с 80 МПа до 160 МПа. Чем выше давление в системе Common Rail, тем больше амплитуда падения давления на входе в форсунку и тем ниже среднее колебание давления. Волна динамического давления системы имеет разные частотные характеристики при различной ширине импульса впрыска и давлении в общей рампе. Он либо колеблется на частоте основного гребня, либо проявляет характеристики многочастотных колебаний. Тем не менее, волна динамического давления в системе демонстрирует низкочастотные характеристики колебаний при низком давлении в общей рампе при той же ширине импульса впрыска. Среднее падение давления увеличивается линейно с увеличением давления в системе Common Rail, а скорость увеличения среднего падения давления увеличивается с увеличением ширины импульса впрыска. Кроме того, оно увеличивается с увеличением ширины импульса впрыска топлива, и чем выше давление в общей рампе между двумя одинаковыми ширинами импульса впрыска топлива, тем больше увеличивается амплитуда среднего падения давления. Как впадина, так и гребень волн динамического давления увеличиваются с увеличением давления в системе Common Rail. Чем меньше ширина импульса впрыска топлива, тем выше гребень волны давления на входе в форсунку.

Реклама

Благодарности

Авторы благодарят за финансовую поддержку ключевую лабораторию гидравлической передачи и управления тяжелой техникой провинции Хэбэй.

Реклама

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. 1. Kim K, Si W, Jin D, Kim J-H, Cho J, Baek S, et al. Характеристика пакетов присадок к моторным маслам по выбросам дизельных частиц. Журнал механических наук и технологий. 2020;34(2):931-939
2. 2. Ван Т.Дж. Влияние изоляции на температуру выхлопных газов и последующую эффективность SCR в дизельном двигателе большой мощности. Журнал механических наук и технологий. 2019;33(2):923-929
3. 3. Исмаэль М.А., Хейкал М.Р., Азиз А.Р.А., Сях Ф., Зайнал Э.З.А., Круа С. Влияние оборудования для впрыска топлива на дисперсную фазу водно-дизельных эмульсий. Прикладная энергия. 2018;15(222):762-771
4. 4. Бальц Р., фон Ротц Б., Седарский Д. Характеристики потока и распыления в сопле больших двухтактных судовых дизельных топливных форсунок. Прикладная теплотехника. 2020;180:115809
5. 5. Ю. Х., Голдсуорти Л., Бранднер П. А., Ли Дж., Гарания В. Моделирование тепловых эффектов при кавитации дизельных форсунок высокого давления с использованием усовершенствованного многофазного подхода к сжатию. Топливо. 2018;15(222):125-145
6. 6. Гиджи М., Голдсуорси Л., Бранднер П.А., Гарания В., Хилд П. Окончание процесса впрыска в дизельном инжекторе с одним отверстием. В Спреях. 2018;28(1):23-45
7. 7. Wu X, Deng J, Cui H, Xue F, Zhou L, Luo F. Численное моделирование скорости впрыска каждого отверстия форсунки дизельного инжектора с несколькими отверстиями. Прикладная теплотехника. 2016;108:793-797
8. 8. Qiu T, Song X, Lei Y, Liu X, An X, Lai M. Влияние входного давления на кавитационный поток в дизельном сопле. Прикладная теплотехника. 2016;25(109):364-372
9. 9. Сориано Дж.А., Мата С., Армас О., Авила С. Нульмерная модель для имитации скорости впрыска дизельных форсунок Common Rail первого поколения при термодинамической диагностике. Энергия. 2018;1(158):845-858
10. 10. Орли Ф., Хикель С., Шмидт С.Дж., Адамс Н.А. Моделирование больших вихрей турбулентного кавитирующего потока топлива внутри 9дизельный инжектор с отверстием, включая движение иглы. Международный журнал исследований двигателей. 2017;18(3):195-211
11. 11. Ghiji M, Goldsworthy L, Garaniya V, Brandner PA, Hield P, Novoжилов V, et al. Влияние остаточных пузырьков воздуха на структуру распыления дизельного топлива в начале впрыска. Топливо. 2019;1(241):25-32
12. 12. Феррари А., Паоличелли Ф. Модальный анализ систем впрыска топлива и определение передаточной функции между давлением в рампе и скоростью впрыска. Журнал техники для газовых турбин и энергетики. 2018;140(11):112808-112808-112808-112811
13. 13. Луо Т., Цзян С., Моро А., Ван С., Чжоу Л., Луо Ф. Измерение и проверка скорости впрыска топлива от отверстия к отверстию из дизельного инжектора. Измерение расхода и приборы. 2018;61:66-78
14. 14. Рехман К.У., Лю С., Ван Х., Чжэн Л., Рехман РУ, Ченг С. и др. Влияние биодизеля черной львинки, смешанного с дизельным топливом, на характеристики сгорания, производительности и выбросов дизельного двигателя. Преобразование энергии и управление. 2018;173:489-498
15. 15. Ли И, Ли Ч. Анализ неопределенности волны давления впрыска топлива с временным разрешением, основанный на методе BOSCH для дизельной форсунки Common Rail с изменяющейся волновой формой тока. Журнал механических наук и технологий. 2018;32(12):5937-5945
16. 16. Фортепиано А., Боккардо Г., Милло Ф., Кавички А., Постриоти Л., Пеше Ф. К. Экспериментальная и численная оценка стратегий многоступенчатого впрыска в соленоидной форсунке с общей топливной рампой. Международный журнал двигателей SAE. 2017 [цитировано 18 сентября 2017 г.]; 10(4):2129-2140. Доступно по адресу: http://papers.sae.org/2017-24-0012/
17. 17. Ю. Х., Голдсуорти Л., Бранднер П. А., Гарания В. Разработка подхода сжимаемой многофазной кавитации для моделирования распыления дизельного топлива. Прикладное математическое моделирование. 2017;45:705-727
18. 18. Раунтуэйт Н.Дж., Уильямс Р., МакГивери С., Цзян Дж., Джуллиани Ф., Бриттон Б. Химическое и морфологическое исследование отложений на форсунках дизельных форсунок — понимание механизмов их образования и роста. Международный журнал топлива и смазочных материалов SAE. 2017;10(1):106-114
19. 19. Убертини С. Модель колебаний давления впрыска в многомерном коде для моделирования дизельных двигателей. Журнал техники для газовых турбин и энергетики. 2006;128(3):694
20. 20. Каталано Л.А., Тондоло В.А., Дадоне А. Динамическое повышение давления в системе впрыска топлива Common-Rail. В 2002 г. [цитировано 10 августа 2017 г.]. Доступно по адресу: http://papers.sae.org/2002-01-0210/
21. 21. Катания А.Е., Феррари А., Манно М., Спесса Э. Экспериментальное исследование влияния динамики на производительность системы Common Rail с несколькими впрысками. Журнал техники для газовых турбин и энергетики. 2008;130(3):032806
22. 22. Бейерер П., Хухтала К., Вилениус М. Экспериментальное исследование гидравлической схемы коммерческой системы впрыска дизельного топлива Common Rail. В 2007 г. [цитировано 12 августа 2017 г.]. Доступно по адресу: http://papers.sae.org/2007-01-0487/
23. 23. Бьянки Г.М., Фалфари С., Брузиани Ф., Пеллони П., Осбат Г., Паротто М. Численное исследование критических проблем при множественном впрыске Стратегия, управляемая новым соленоидным инжектором быстрого срабатывания CR. В 2005 г. [цитируется в 2019 г.20 апр]. п. 2005-01-1236. Доступно по адресу: http://papers.sae.org/2005-01-1236/
24. 24. Seykens XLJ, Somers LMT, Baert RSG. Моделирование системы впрыска топлива Common Rail и влияние свойств жидкости на процесс впрыска. [цитировано 9 августа 2017 г.]; Доступно по адресу: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.475.2416
25. 25. Henein NA, Lai M-C, Singh IP, Zhong L, Han J. Характеристики системы Common Rail Система впрыска дизельного топлива в режимах пилотного и дополнительного впрыска. В 2002 г. [цитируется в 2019 г.19 апр]. п. 2002-01-0218. Доступно по адресу: http://papers.sae.org/2002-01-0218/
26. 26. Herfatmanesh MR, Peng Z, Ihracska A, Lin Y, Lu L, Zhang C. Характеристики волны давления при впрыске топлива Common Rail система высокооборотных дизельных двигателей с непосредственным впрыском топлива. Достижения в области машиностроения. 2016;8(5):168781401664824
27. 27. Boudy F, Seers P. Влияние физических свойств биодизеля на процесс впрыска в системе прямого впрыска Common Rail. Преобразование энергии и управление. 2009 г.;50(12):2905-2912
28. 28. Бадами М., Милло Ф., Д’Амато Д.Д. Экспериментальное исследование образования сажи и NOx в дизельном двигателе с системой впрыска топлива и системой впрыска топлива. В 2001 г. [цитировано 20 апреля 2019 г.]. п. 2001-01–0657. Доступно по адресу: http://papers.sae.org/2001-01-0657/
29. 29. Феррари А., Паоличелли Ф., Пиццо П. Сравнение гидравлических характеристик недавно разработанной общей системы подачи и стандартной системы впрыска Common Rail для дизельных двигателей. . J Eng Газовые турбины Power-Trans Asme. 2016;138(9):092801
30. 30. Феррари А., Миттика А. Реакция различных типов форсунок на изменения времени выдержки и гидравлический анализ тесно связанных и непрерывных схем впрыска, формирующих скорость. Прикладная энергия. 2016;169:899-911
31. 31. Катания А.Е., Феррари А. Разработка и оценка эффективности системы впрыска топлива CF нового поколения для дизельных легковых автомобилей. Прикладная энергия. 2012;91(1):483-495
32. 32. Li P, Zhang Y, Li T, Xie L. Устранение колебаний давления топлива и отклонения массы топлива при многократном впрыске в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления. Chin J Mech Eng. 2015;28(2):294-306
33. 33. Исмаил М.Ю., Мамат Р., Али О., Азиз А., Мохд А., Камарулзаман М. и др. Сгорание смесей N-бутанола и дизельного топлива и его изменчивость от цикла к циклу в современном дизельном двигателе с общей топливной рампой. Журнал инженерии и прикладных наук. 2016;1(11):2297-2301

Разделы

Информация об авторе

• системы впрыска топлива Common Rail высокого давления
• 4. Стенд для испытаний пульсаций динамического давления для системы впрыска топлива Common Rail высокого давления
• 5. Механизм колебаний волны динамического давления для системы впрыска топлива Common Rail высокого давления
• 6. Исследование влияния факторов динамического давления волна в системе впрыска топлива Common Rail высокого давления
• 7. Выводы
• Благодарности
• Конфликт интересов

Ссылки

Реклама

Автор:

Юн Бай, Чжаоян Чен, Вэй Доу, Сяндун Конг, Цзин Яо, Чао Ай, Фуган Чжай, Цзинь Чжан и Лю Ян

Представлено: 10 января 2022 г. Рассмотрено: 12 января 2022 г. Опубликовано: 13 февраля 2022

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

© 2022 Автор(ы). Лицензиат IntechOpen. Эта глава распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Пять топливных событий, происходящих в системе прямого впрыска Common Rail

Технический центр

Система впрыска Common Rail

для грузовиков среднего размера существует уже почти 15 лет. В то время как многие владельцы ценят бесшумность и надежность своих дизельных двигателей, многие понятия не имеют, какие изменения были внесены в топливную систему, чтобы не только заставить их дизель работать, но и соответствовать требованиям по выбросам.

Технологические изменения для дизельных двигателей часто могут рассматриваться как сложные, но как только они будут поняты, они подтвердят преимущества производительности и эффективности, которые мы ценим сегодня.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Система впрыска Common Rail для грузовиков среднего размера существует уже почти 15 лет. В то время как многие владельцы ценят бесшумность и надежность своих дизельных двигателей, многие понятия не имеют, какие изменения были внесены в топливную систему, чтобы не только заставить их дизель работать, но и соответствовать требованиям по выбросам. По большей части Common Rail имеет простую конструкцию, но может быть довольно сложной из-за связанных частей и датчиков, которые создают оркестр для системы.

Преимущества Common Rail:

• Более высокое давление впрыска, обеспечивающее более тонкое распыление топлива;
• Давление топлива доступно «по требованию»;
• Давление впрыска создается независимо от частоты вращения двигателя;
• Возможен многократный впрыск на один цилиндр сгорания;
• Снижение выбросов выхлопных газов;
• Снижение выбросов твердых частиц;
• Шумоподавление;
• Топливная эффективность; и
• Более высокая производительность.

Топливную систему дизеля можно разделить на три основных контура, состоящие из подачи, нагнетания и возврата. Система Common Rail начинается с насоса высокого давления, обычно производимого Bosch, Denso или Delphi. Несмотря на то, что насосы могут различаться по конструкции, основной принцип один и тот же. Насос установлен на двигателе и приводится в действие от передней или задней передачи двигателя.

Контур низкого давления состоит из топливопроводов от топливного бака через топливный фильтр к насосу высокого давления. Насосы типа Bosch имеют перекачивающий насос, встроенный в корпус корпуса насоса. Топливо всасывается из бака и через фильтр подается на насос высокого давления. Для насосов типа Denso топливо подается к насосу, как правило, от электрического встроенного насоса или насоса в баке.

Контур высокого давления состоит из топлива, нагнетаемого насосом высокого давления. Когда топливо поступает в насос, поршни и клапаны образуют так называемые насосные камеры, в которых топливо находится под давлением.

В насос встроен регулятор для контроля количества топлива, поступающего в камеру. Как только топливо находится под давлением, оно поступает в стальную трубу высокого давления и переносится от насоса к «Common Rail». Давление, создаваемое насосом, может варьироваться от 5000 фунтов на квадратный дюйм на холостом ходу до 23000 фунтов на квадратный дюйм и более 28000 фунтов на квадратный дюйм в более новых системах при полностью открытой дроссельной заслонке.

«Common Rail» (также известный как аккумулятор) выглядит как толстое стальное бревно с отходящими от него стальными трубопроводами высокого давления для питания форсунок отдельных цилиндров. Датчик давления топлива на общей топливной рампе информирует ECU о том, какое давление находится внутри аккумулятора. Затем ECU управляет регулятором насоса высокого давления, чтобы получить желаемое давление для максимальной эффективности.

Наличие регулятора, который регулирует объем всасывания насоса высокого давления, имеет свои преимущества: в насос для повышения давления подается только необходимое количество топлива. Это сводит возврат топлива к минимуму, что помогает снизить температуру топлива. Меньшая нагрузка на насос снижает паразитную нагрузку на двигатель, что способствует снижению выбросов.

В случае слишком высокого давления в общей топливной рампе в зависимости от системы автомобиля можно найти два типа сброса давления. Один тип сброса известен как механический ограничитель давления. Ограничитель размещен на конце общей рейки и состоит из подпружиненного плунжера. При достижении избыточного давления в рампе клапан открывается и топливо сбрасывается обратно в обратку.

Существует также электрическая версия этого, встречающаяся в более новых системах, известная как соленоид клапана управления давлением в топливной рампе. Этот клапан управляется электронным блоком управления двигателем и благодаря более быстрому времени отклика способен быстрее сбрасывать избыточное давление топлива в общей топливной рампе.

Следующими по системе высокого давления идут форсунки. Форсунки управляются электронным способом с помощью соленоида или пьезопривода и получают питание от PCM с многократными впрысками на один акт сгорания. Здесь нам нужно взглянуть на события множественных инъекций и их значение.

Топливо под высоким давлением подается к топливной форсунке из трубок, отходящих от общей топливной рампы. Топливо поступает внутрь форсунки к игле и седлу, а также в небольшую камеру над поршнем форсунки через небольшой калиброванный канал.

При подаче питания на соленоид открывается клапан форсунки. Давление топлива сбрасывается над поршнем форсунки, и топливо возвращается обратно в бак через систему возврата. Это создает разницу давлений над и под поршнем форсунки.

Давление топлива под иглой форсунки поднимает иглу с седла. Затем топливо под высоким давлением поступает в форсунку, где оно впрыскивается в цилиндр двигателя в виде микрокапель. Процессы инжектора для выполнения впрыска происходят в очень быстром темпе и обычно измеряются миллисекундами. Как упоминалось ранее, форсунка может выполнять эти действия до пяти раз за одно событие сгорания. Вот как происходят пять событий инъекции:

• Пилотный впрыск — Это происходит, когда поршень начинает движение вверх по отверстию цилиндра вскоре после достижения нижней мертвой точки. Это событие впрыска позволяет небольшому количеству топлива попасть в цилиндр, чтобы топливо и воздух начали смешиваться.
• Предварительный впрыск — Здесь снова добавляется количество топлива, чтобы сократить задержку воспламенения для основного впрыска. Это помогает уменьшить шум или то, что известно как «топливный стук», когда происходит основной впрыск. Этот цикл впрыска также снижает вибрацию двигателя наряду с уменьшением выбросов NOx (оксида азота).
• Главный впрыск — Этот впрыск обеспечивает топливо, необходимое для сгорания и мощности.
• After Injection — это событие впрыска происходит через долю секунды после основного впрыска. Это помогает сжечь любые оставшиеся ТЧ (твердые частицы).
• Пост-впрыск — это событие впрыска используется для так называемой «РЕГЕНЕРАЦИИ» или регенерации для очистки DPF (сажевого фильтра).

Все эти события впрыска будут происходить примерно через 0,4 миллисекунды на одно событие сгорания.

В автомобилях 2007 года выпуска и новее в случае неисправности форсунки замена форсунки может представлять проблему. Хотя сама работа может быть несложной для кого-то, с другой стороны, ЭБУ необходимо будет запрограммировать новым кодом калибровки от сменной форсунки, чтобы двигатель работал правильно. Код настройки форсунок относится к расходу форсунки. ЭБУ использует этот код для корректировки количества впрыска, чтобы компенсировать производственные допуски.

Это общий обзор системы впрыска Common Rail. Пожалуйста, имейте в виду, что все датчики и исполнительные механизмы контролируются и контролируются ЭБУ. Кроме того, некоторые проблемы с датчиками и проводкой, которые приводят к ухудшению управляемости автомобиля, а также к неустойчивому холостому ходу или остановке двигателя, возможно, все же должны быть диагностированы квалифицированным специалистом.

Общие сведения о системе впрыска топлива в дизельном двигателе

Дизельный двигатель может генерировать энергию в процессе сгорания. Возгорание может возникнуть из-за того, что дизельное топливо распыляется в воздух под высоким давлением.

Вы, наверное, уже поняли, что дизельные двигатели самовоспламеняются. Это означает, что нет необходимости вызывать огонь, чтобы вызвать возгорание.

Это происходит потому, что температура воздуха в цилиндре превышает температуру воспламенения дизельного топлива.

Тогда как насчет топливной системы в дизельном двигателе? Это то же самое, что и система впрыска топлива в бензиновом двигателе? см. содержимое ниже

Принцип работы топливной системы дизеля

Топливная система дизеля работает по принципу давления, в данном случае имеется две камеры, а именно цилиндровое пространство и топливопроводы.

Полость цилиндра заполняется воздухом под высоким давлением, а топливопроводы заполняются дизельным топливом, готовым к подаче в цилиндр.

Чтобы дизельное топливо вытекало в цилиндр, необходимо повысить давление в топливопроводах.

Чтобы при открытой форсунке дизельное топливо могло вытекать в сторону цилиндра.

Для простоты понимания разделим систему впрыска дизельного топлива на несколько компонентов.

• Топливный насос
• Топливные шланги
• Насос высокого давления
• Форсунка

Топливные насосы используются для подачи топлива из баков в топливопроводы. Топливный насос работает с помощью электродвигателя.

В то время как насос высокого давления представляет собой специальный насос высокого давления. Его функция заключается в повышении давления топлива внутри форсунки до 1500 бар.

Повышенное давление топлива означает, что топливо может попасть в цилиндр на этапе сгорания, как вы читали выше, что давление воздуха внутри цилиндра на этапе сгорания высокое. Так что требуется более высокое давление топлива.

Как работает инжектор?

Форсунка служит только для выхода дизельного топлива из топливопроводов в цилиндр. Однако выделяемое топливо должно быть в форме распыления.

Он направлен на то, чтобы дизельное топливо легко воспламенялось и самопроизвольно воспламенялось.

Для этого на конце инжектора есть сопло. Это коническая игла, которая закрывает отверстие. Когда носик иглы слегка приподнят, происходит небольшое открытие.

При высоком давлении топлива топливо распыляется через зазор форсунки.

Дальнейшее объяснение, Узнайте, как работает топливная форсунка с помощью схемы

Различия между системами впрыска дизельного и бензинового двигателей

В современных автомобилях системы впрыска топлива применяются не только к дизельным двигателям, но и к бензиновым двигателям. Тогда в чем разница?

1. Положение форсунки

Положение форсунки в дизельном двигателе внутри цилиндра. Это означает, что цилиндр будет взаимодействовать непосредственно со сгоранием в цилиндре.

В то время как форсунка на бензиновом двигателе находится во впускном коллекторе.

2. ГРМ

Сгорание в дизельном двигателе происходит потому, что дизельное топливо распыляется в высокотемпературный воздух внутри цилиндра. Это означает, что дизельное топливо распыляется в начале стадии сгорания.

При сгорании в бензиновом двигателе происходит искрообразование свечей зажигания в воздушно-топливной смеси высокого давления (ВСМ). Это означает, что топливо бензинового двигателя выходит на этапе всасывания.

3. Давление топлива

Для дизельных двигателей требуется высокое давление топлива 1500 бар, поскольку топливо распыляется непосредственно в воздухе под высоким давлением. В то время как бензиновому двигателю требуется только давление топлива около 100-200 бар, потому что топливо распыляется во впускное отверстие, которое имеет низкое давление.

4. Соотношение воздух-топливо

Среднее соотношение воздух-топливо на бензиновом двигателе составляет около 14,6:1. Это означает, что 14,6 молекулы воздуха равны 1 молекуле бензина. При этом дизель работает на бедной смеси. Соотношение A/F дизельного двигателя больше 18 (1 молекула топлива равна 18 молекулам воздуха или больше)

Тип системы впрыска топлива на дизельных двигателях

В дизельных двигателях существует несколько типов систем впрыска топлива, каждый из которых имеет характер и силу.

Обычно существует два типа

1. Обычная система впрыска




Обычные системы впрыска работают механически. Наиболее доминирующим компонентом является насос высокого давления, где этот компонент будет регулировать все.

Время распыления топлива регулируется насосом высокого давления, затем количество распыляемого топлива также регулируется насосом высокого давления.

Принцип работы насоса высокого давления заключается в том, что он увеличивает давление топлива внутри форсунки только в определенные моменты времени. Время начального процесса сгорания

Здесь форсунка действует как пассивная часть, которая распыляет топливо при увеличении давления топлива.

Обычные системы впрыска также делятся на два типа,

Система впрыска Inline, этот тип оснащен насосом высокого давления с линейной конфигурацией.
Ротационная система впрыска, этот тип имеет насос высокого давления с вращающейся конфигурацией (например, распределитель в обычном зажигании).

Однако ему не хватает эффективности и выбросов. Поэтому этот тип широко применяется для грузовых автомобилей или автобусов.

2. Система впрыска Common Rail




Общая система впрыска работает в электронном виде. То есть все регулируется серией Датчик-ЭБУ-Исполнитель (такая же, как и двигатель EFI).

В этом типе насос высокого давления работает только для постоянного повышения давления топлива. То есть при работающем двигателе насос высокого давления будет давить на полную более стабильно.

Между тем, чтобы регулировать время и количество топлива, это регулируется форсунками (которые контролируются ECU).

Принцип работы: топливный насос увеличивает давление топлива до 2500 бар, чтобы давление в топливной рампе стабилизировалось на уровне 2500 бар (давление больше, чем у обычного типа). Когда момент зажигания достигнут, ЭБУ открывает форсунку, чтобы топливо могло распыляться в цилиндр.

Преимущества системы впрыска Common Rail заключаются в большей эффективности, большей максимальной производительности и меньшем количестве выбросов.

Но для более сложных и дорогих процедур.

Таким образом, эта система CommonRail в основном применяется на внедорожниках, минивэнах и некоторых тяжелых машинах.

Дизельная система Common Rail — как она работает?

Дизельные топливные системы Common Rail используются для увеличения мощности двигателя, снижения выбросов и обеспечения более плавной и «цивилизованной» работы дизельных двигателей. Однако они требуют специального обращения и могут представлять значительный риск для здоровья, если человек, работающий с системой, не знает ее основных принципов.

Дизельные двигатели без системы Common Rail и современные дизельные двигатели с системой Common Rail

Когда мы слышим эти два слова: «Дизельный двигатель», большинство из нас сразу представляет себе облако черного дыма и шум!

Многое изменилось с тех времен. Раньше всегда требовалось впрыскивать больше топлива и нагнетать в цилиндр как можно больше воздуха.

Отличное решение для получения максимальной мощности от двигателя! Однако в наши дни это экологически (и в целом общественное мнение и социально) неприемлемо.

 

Моя личная позиция

Прежде чем мои намерения будут неправильно истолкованы, мне нужно уточнить свою позицию.

При условии, что двигатель соответствует спецификациям производителя и уровням выбросов, которые он разработал в соответствии с , я согласен с тем, что он может дымить. Это намерение конструкции во время изготовления .

Я НЕ ОК когда люди намеренно каким-либо образом манипулируют двигателем в порядке для значительного отклонения от исходных спецификаций. Особенно те, которые связаны с выбросами! Я полностью НЕ СОГЛАСЕН с удалением EGR, удалением DPF или любым другим методом, когда модифицированный двигатель не соответствует сертификату выбросов для этой конкретной модели.

 

Сгорание дизельного топлива без общей топливной рампы

Возвращаясь к нашей теме, давайте проанализируем процесс сгорания в старом дизельном двигателе :

Как правило, дизельный насос подает топливо к каждой форсунке отдельно или иногда к форсунке. представляет собой мини-насос.

Насос синхронизирован с двигателем и подает топливо под давлением к нужной форсунке в нужное время. Вот схема процесса:

1. Игольчатый клапан форсунки удерживается с помощью пружины.
2. Топливо под давлением достигает форсунки (давление, действующее на поверхность, становится силой).
3. Сила действует на иглу и имеет направление, противоположное силе пружины.
4. Когда подъемная сила превышает силу пружины, игольчатый клапан поднимается, и топливо вытекает из небольших отверстий впрыска.
5. Впрыск прекращается, когда давление топлива снижается и сила пружины становится больше подъемной силы.

Весь описанный выше процесс длится несколько миллисекунд. Цикл сгорания завершается сильным однократным взрывом , который сильно нагружает компоненты двигателя. Вот откуда исходит характерный для шум дизельного двигателя («Дизельный стук»). Люди также характеризуют дизельные двигатели как работающие жестче 9019.1 по сравнению с бензиновыми двигателями. И тут идет Common Rail !

 

Что делает двигатель Common Rail более цивилизованным?

Начнем с возможности точно контролировать процесс впрыска.

Знаете ли вы, что некоторые форсунки могут впрыскивать до 7 раз в течение одного цикла сгорания ? Сравните это с инжектором старой школы (один впрыск…)!

Типичный процесс сгорания в дизельном двигателе с общей топливной рампой включает не менее 3 впрысков за цикл сгорания:

1. Предварительный впрыск:  Уменьшает «детонацию дизельного двигателя» за счет впрыска небольшого количества топлива   до того, как  поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ). Небольшое количество топлива самовоспламеняется и подготавливает цилиндр к основному впрыску. Температура и давление в цилиндре повышаются.
2. Основной впрыск:  Происходит  сразу после ВМТ . Это основной впрыск количество . Иногда он делится на две части.
3. Послевпрыск:   Контролирует выбросы . Бывает перед Нижняя мертвая точка (НМТ). Воспламенение топлива, впрыскиваемого во время цикла дополнительного впрыска , помогает сжечь последние несгоревшие капли дизельного топлива основного впрыска.

 

Для двигателя Common Rail требуется система управления двигателем.

Итак, причина того, что двигатель с системой Common Rail работает более плавно, чем традиционный двигатель «старой школы», заключается в том, что ЭБУ выполняет все расчеты для точного управления впрыском с точностью до доли секунды и достижения максимальной мощности при сохранении механическое напряжение (и шум) сведены к минимуму.

 

Как система управления двигателем управляет впрыском дизельного топлива?

Для системы управления двигателем требуется блок управления двигателем (ECU, также называемый ECM или модулем управления двигателем), который:

1. собирает различные данные от датчиков,
2. определяет следующую форсунку для впрыска топлива,
3. вычисляет время, необходимое для того, чтобы форсунка оставалась открытой (длительность открытия = количество топлива),
4. дает команду форсунке на впрыск на основе рассчитанных параметров
5. дает команду инжектору прекратить впрыск.

Процесс не завершен, но если у вас нет опыта работы с Common Rail или системами управления двигателем, этого достаточно, чтобы начать думать!

Есть множество других факторов, о которых я не упомянул. Просто назову несколько других вещей, о которых заботится ЭБУ:

• Какова частота вращения двигателя? (об/мин)
• Какая температура охлаждающей жидкости?
• Положение педали газа?
• Температура поступающего воздуха?
• Давление воздуха во впускном коллекторе?
• Рециркулируют ли выхлопные газы? (положение рециркуляции отработавших газов)
• Какое сейчас давление в рампе? (измерено)
• Каким должно быть давление в рампе? (расчетное/теоретическое)
• …и этот список можно продолжить!

 

Датчики впрыска дизельного топлива Common Rail

Для типичной системы Common Rail требуются как минимум следующие датчики:

Датчик	Функция	На что это влияет?
Датчик частоты вращения двигателя	Измеряет число оборотов коленчатого вала	Количество топлива и продолжительность впрыска в зависимости от доступного временного окна (высокие обороты = меньше доступного времени)
Датчик положения двигателя	Положение ВМТ цилиндра №1 и последующие положения остальных цилиндров	Инжектор/последовательность впрыска
Датчик давления во впускном коллекторе	Измеряет давление воздуха во впускном коллекторе. Более высокое давление = больше воздуха = больше кислорода для горения	Впрыск Количество топлива
Датчик температуры во впускном коллекторе	Измеряет температуру воздуха во впускном коллекторе. Более высокая температура = расширенный воздух = меньше кислорода для горения	Впрыск Количество топлива
Датчик давления Common Rail	Измеряет давление в системе Common Rail	Впрыск Количество топлива
Датчик положения педали газа	Измеряет положение педали	Количество впрыскиваемого топлива в зависимости от положения педали газа (требования водителя) и текущих условий работы двигателя (текущая работа)
(дополнительно) Датчик массового расхода воздуха	Измеряет расход воздуха на впускном коллекторе	Впрыск Количество топлива

 

Приводы дизельного впрыска Common Rail

Типичные приводы, используемые в дизельных системах Common Rail:

Привод	Функция	На что это влияет?
Привод дизельного насоса высокого давления	Клапан с электронным управлением, ограничивающий поток топлива	Давление в рампе. Клапан полностью открыт = больше топлива достигает насосных камер = более высокая производительность расход от насоса к рампе = более высокое давление в рампе Клапан ограничивающий поток (не полностью блокирующий его) = меньше топлива достигает насосных камер = более низкий выходной поток от насоса к рампе = более низкое давление в рампе
Форсунка	Впрыскивает топливо в камеру сгорания	Выбросы и мощность!

 

Типичное давление в системе Common Rail

Внимание! Серьезно. Я не могу подчеркнуть это достаточно.

Знаете ли вы, что топливо под давлением 2 бара (29 фунтов на кв. дюйм), выходящее из небольшого отверстия (отверстия), может проникать через кожу человека?

Теперь сравните с этим:

Типичные значения давления внутри Common Rail дизельного двигателя:

• Двигатель на холостом ходу (около 700 об/мин) или без нагрузки: от 250 до 350 бар (от 3626 фунтов на кв. дюйм до 5076 фунтов на кв. дюйм)
• Максимальное рабочее давление: зависит от системы. Типичные точки останова:
  • 1600 бар (23 200 фунтов на кв. дюйм)
  • 1800 бар (26 100 фунтов на кв. дюйм)
  • 2200 бар (31 900 фунтов на кв. дюйм)

Некоторые системы (например, Cummins XPI на ISX15/QSX15 или ISL9/QSL9) способны удерживать давление в топливной рампе в течение длительного периода времени, когда двигатель не работает. Это может быть несколько дней или недель! Например, последний ISB6,7 выдерживает минимум 500 бар (7250 фунтов на кв. дюйм) в течение нескольких дней после выключения зажигания!

 

Что это значит?

Если вы подозреваете утечку топлива, НИКОГДА не проверяйте пальцами утечку на стороне высокого давления! Чтобы ваши пальцы были прикреплены к руке, просто используйте кусок картона.

Не пытайтесь ремонтировать систему Common Rail высокого давления путем удаления компонентов БЕЗ сброса давления системы, существует высокий риск утечки топлива под высоким давлением, что может привести к травмам или даже смерти. Пожалуйста, пройдите обучение или прочтите руководство, прежде чем пытаться ремонтировать систему Common Rail высокого давления!

Я буду рад организовать вебинар по запросу, посвященный основам или тому, как обращаться с различными системами Common Rail Cummins (ISB/QSB 4.5 или 6.7, ISC8.3/QSC8.3, ISL9/QSL9, X12, ISX15/ QSX15). Если вы заинтересованы, воспользуйтесь страницей контактов или просто напишите мне по адресу [email protected].

 

Насколько чувствительна дизельная система Common Rail?

Для достижения высоких давлений и точности компоненты могут иметь внутренний производственный допуск от 5 до 2 микрон! Это 0,005 мм или 0,002 мм (от 0,0002 до 0,00008 дюйма)! Знаете ли вы, что размер некоторых бактерий составляет от 5 до 10 микрон?

Любое загрязнение из-за грязного топлива или неправильного ремонта может повредить внутренние поверхности компонента (например, форсунки), что приведет к отклонению его первоначальных характеристик.

Если вам нужно работать с топливной системой, убедитесь, что вы очистили компоненты высокого давления, с которыми вам нужно работать, и закройте отверстия для подачи топлива чистой крышкой. Для этой цели на рынке есть различные наборы. Даже перчатки могут свести к минимуму риск (но не те, что с покрытием против пота!)

 

Какие инструменты необходимы для диагностики системы Common Rail?

Топливные системы Common Rail работают по гидравлическому принципу. Система обеспечивает заданный расход топлива при определенной нагрузке двигателя или определенном давлении в общей топливной рампе. Чтобы определить, хорошо ли работает система, нам нужно измерить расход топлива (вообще говоря, количество в зависимости от времени, например литров в минуту) или утечку в системе (возврат в бак).

Как правило, вам необходимо иметь возможность контролировать давление с помощью диагностического инструмента, такого как Cummins Insite (для двигателей Cummins) или TEXA (действительно хороший и универсальный инструмент для диагностики двигателей).