Yüksek-basınçlı yakıt pompası yakıtı ortak yakıt besleme borusuna iletir ve yakıt enjektörü kontrol edilerek yakıt doğrudan silindire enjekte edilir. Yüksek-basınçlı ortak ray, enjeksiyon işlemini yağ basıncı oluşumundan tamamen ayırarak, yakıt besleme basıncının motor devrinden etkilenmemesini sağlar.
Avantajları
Yüksek-basınçlı Common Rail sistemindeki yakıt enjeksiyon basıncı esnek bir şekilde ayarlanabilir. Farklı çalışma koşulları için gereken optimum enjeksiyon basıncı belirlenebilir ve böylece dizel motorun kapsamlı performansı optimize edilebilir.
2. Yakıt enjeksiyon zamanlamasını bağımsız ve esnek bir şekilde kontrol edebilir. Yüksek enjeksiyon basıncıyla (120MPa ila 200MPa) birleştirildiğinde, emisyon gereksinimlerini karşılamak için NOx ve partikül maddeyi (PM) nispeten küçük bir aralıkta aynı anda kontrol edebilir.
3. Yakıt enjeksiyon hızı değişikliklerinin esnek kontrolü, ideal bir yakıt enjeksiyon modeli elde edebilir, bu da ön enjeksiyonu ve çoklu enjeksiyonu uygulamayı kolaylaştırır. Bu sadece dizel motorlardaki NOx'i azaltmakla kalmaz, aynı zamanda mükemmel güç performansı ve ekonomi sağlar.
4. Yakıt enjeksiyonu, yüksek kontrol doğruluğuna sahip bir elektromanyetik valf tarafından kontrol edilir. Yüksek-basınçlı yakıt devresinde kabarcık olmayacak veya sıfır artık basınç olmayacak. Bu nedenle, dizel motorun çalışma aralığı içinde, dolaşan yakıt enjeksiyon hacmindeki değişiklik küçüktür ve her bir silindire eşit olmayan yakıt beslemesi iyileştirilebilir, böylece dizel motorun titreşimi azaltılır ve emisyonlar düşürülür.
Teknik özet
Dizel motorlarda yüksek-hızlı çalışma, dizel enjeksiyon işleminin saniyenin yalnızca birkaç binde biri kadar sürmesini sağlar. Deneyler, yüksek-basınçlı petrol borusunun çeşitli noktalarındaki basıncın, enjeksiyon işlemi sırasında zamana ve konuma göre değiştiğini kanıtlamıştır. Dizelin sıkıştırılabilirliği ve yüksek-basınçlı yakıt borusundaki dizelin basınç dalgalanmaları nedeniyle, gerçek yakıt enjeksiyon durumu, yakıt enjeksiyon pompası tarafından belirlenen pistonlu yakıt besleme kuralından önemli ölçüde farklıdır.
Bazen ana enjeksiyondan sonra yakıt borusundaki basınç dalgalanması, yüksek-basınçlı yakıt borusundaki basıncın tekrar yükselmesine ve yakıt enjektörünün iğne valfinin açılmasına neden olacak basınca ulaşmasına neden olur. Bu, zaten kapalı olan iğne valfini yeniden açacak ve ikincil bir yakıt enjeksiyonu olgusuna yol açacaktır. İkincil yakıt enjeksiyonu tamamen yakılamadığı için duman ve hidrokarbon (HC) emisyonlarını artırır, yakıt tüketimini artırır. Ek olarak, yüksek-basınçlı petrol borusundaki artık basınç her enjeksiyon döngüsünden sonra değişir ve bu da daha sonra dengesiz enjeksiyona neden olur. Bu olayın özellikle düşük-hız aralığında meydana gelmesi muhtemeldir. Ciddi durumlarda, yalnızca yakıt enjeksiyonu dengesiz olmakla kalmaz, aynı zamanda aralıklı enjeksiyonsuz-olma da meydana gelebilir. Dizel motorlardaki yakıt basıncı değişimindeki kusuru gidermek için modern dizel motorlar, ortak ray adı verilen bir teknolojiyi benimser.
Yüksek-basınçlı Common Rail teknolojisi, enjeksiyon basıncı üretimi ile enjeksiyon sürecinin, yüksek-basınçlı bir yakıt pompası, basınç sensörü ve ECU'dan oluşan kapalı-döngü sisteminde tamamen ayrıldığı bir yakıt besleme yöntemini ifade eder. Yüksek-basınçlı yakıt pompası, ortak yakıt besleme borusuna yüksek-basınçlı yakıt sağlar ve ortak yakıt besleme borusundaki yağ basıncı hassas bir şekilde kontrol edilir, böylece yüksek-basınçlı yakıt borusundaki basınç motor devrinden bağımsız hale gelir. Dizel motor yakıt besleme basıncının motor hızıyla değişimini önemli ölçüde azaltabilir, böylece geleneksel dizel motorların kusurlarını azaltabilir. ECU, yakıt enjektörünün yakıt enjeksiyon hacmini kontrol eder. Yakıt enjeksiyon hacminin boyutu, yakıt dağıtım borusunun (ortak yakıt besleme borusu) basıncına ve solenoid valfin açılma süresine bağlıdır.
Teknik prensip
Yüksek-basınçlı Common Rail sistemi temel olarak bir elektronik kontrol ünitesi, bir yüksek-basınçlı yağ pompası, bir akümülatör (commonrail borusu), elektronik kontrollü yakıt enjektörleri ve çeşitli sensörler vb.'den oluşur. Düşük-basınçlı yakıt pompası, yakıtı yüksek-basınçlı yakıt pompasına besler. Yüksek-basınçlı yakıt pompası yakıtı basınçlandırır ve onu yüksek-basınçlı yakıt dağıtım borusuna (akümülatör) gönderir. Yüksek-basınçlı yakıt dağıtım borusundaki basınç, yakıt dağıtım borusu basınç sensörü tarafından ölçülen yakıt dağıtım borusu basıncına dayalı olarak ve gerektiği şekilde elektronik kontrol ünitesi tarafından ayarlanır. Yüksek-basınçlı yakıt dağıtım borusundaki yakıt, yüksek-basınçlı yağ borusundan geçer. Makinenin çalışma durumuna göre uygun yakıt enjeksiyon zamanlaması ve süresi elektronik kontrol ünitesi tarafından belirlenir. Yakıt, elektro-hidrolik kontrollü elektronik yakıt enjektörü tarafından silindire enjekte edilir.
1. Yüksek-basınçlı yağ pompası
Yüksek-basınçlı bir yakıt pompasının yakıt besleme hacmine ilişkin tasarım kriteri, her koşulda dizel motorun yakıt enjeksiyon hacmi ile kontrollü yakıt hacmi toplamının ve ayrıca çalıştırma ve hızlanma sırasında yakıt hacmi değişiklikleri talebinin karşılanmasını sağlamaktır. Common Rail sisteminde yakıt enjeksiyon basıncının oluşturulması, yakıt enjeksiyon işleminden bağımsız olduğundan ve yakıt enjeksiyon zamanlaması, yüksek-basınçlı yakıt pompasının CAM'ı tarafından garanti edilmediğinden, yüksek-basınçlı yakıt pompasının basınç CAM'ı, en düşük tepe torku, en küçük temas gerilimi ve en yüksek aşınma direnci tasarım ilkelerine uygun olarak tasarlanabilir.
Çoğu şirket, 135MPa'ya kadar basınç üretmek için dizel motorlarla çalıştırılan üç-silindirli radyal pistonlu pompa kullanır. Bu yüksek-basınçlı yağ pompası, her bir yağ basıncı ünitesinde birden fazla yağ basıncı kamı kullanır ve tepe torkunu geleneksel yüksek-basınçlı yağ pompalarının 1/9'una düşürür. Yük de nispeten tekdüzedir ve çalışma gürültüsü azalır. Bu sistemin yüksek-basınçlı ortak ray boşluğundaki basınç kontrolü, yakıtın ortak ray boşluğuna boşaltılmasıyla sağlanır. Güç kaybını azaltmak için, yakıt enjeksiyon hacmi küçük olduğunda, üç silindirli radyal dalgıç pompadaki yakıt basınç birimlerinden biri-yakıt beslemesini azaltmak üzere kapatılacaktır.
2. Yüksek-basınçlı yağ rayı (ortak ray borusu)
Common Rail borusu, yakıt besleme pompası tarafından sağlanan yüksek-basınçlı yakıtı, akümülatör görevi görerek her bir enjektöre dağıtır. Hacmi, yüksek-basınçlı yakıt pompasının yakıt besleme basıncı dalgalanmalarını ve her bir enjektördeki yakıt enjeksiyon işleminin neden olduğu basınç salınımlarını azaltmalı ve yüksek-basınçlı yakıt rayındaki basınç dalgalanmalarını 5 MPa'nın altında tutmalıdır. Ancak hacmi, Common Rail'in dizel motor çalışma koşullarındaki değişiklikleri hızlı bir şekilde takip etmek için yeterli basınç tepki hızına sahip olmasını sağlamak için çok büyük olamaz.
Basınç sensörleri, sıvı akış tamponları (akım sınırlayıcılar) ve basınç sınırlayıcılar da yüksek-basınçlı ortak ray borularına monte edilir. Basınç sensörü, yüksek-basınçlı yağ rayının basınç sinyalini ECU'ya sağlar. Akışkan akış tamponu (akış sınırlayıcı) wechat Jiachatong Interconnection Shenzhen, yakıt enjektöründe bir yakıt sızıntısı arızası meydana geldiğinde yakıt enjektörüne giden yakıt beslemesinin kesilmesini sağlar ve ayrıca ortak yakıt yolu ve yüksek-basınçlı yakıt hatlarındaki basınç dalgalanmasını azaltabilir. Basınç sınırlayıcı, yüksek-basınçlı yağ rayında anormal basınç oluştuğunda, yüksek-basınçlı yağ rayındaki basıncın hızla serbest bırakılmasını sağlar.
3. Elektronik kontrollü yakıt enjektörü
Elektronik olarak kontrol edilen yakıt enjektörü, Common Rail yakıt sistemindeki en önemli ve karmaşık bileşendir. İşlevi, ECU tarafından gönderilen kontrol sinyallerine dayanarak, yüksek-basınçlı yakıt rayındaki yakıtı dizel motorun yanma odasına optimum enjeksiyon zamanlaması, enjeksiyon hacmi ve enjeksiyon hızında enjekte etmek için solenoid valfin açılıp kapanmasını kontrol etmektir.
Önceden belirlenmiş yakıt enjeksiyon şeklini elde etmek için yakıt enjektörünün makul ve optimize edilmiş bir tasarımı gereklidir. Kontrol odasının hacmi, iğne vananın açıldığındaki hassasiyetini belirler. Kontrol odasının hacmi çok büyükse, iğne valfi yakıt enjeksiyonunun sonunda yakıt beslemesini hızlı bir şekilde kesemez ve bu da daha sonraki aşamada yakıtın zayıf atomizasyonuna neden olur. Kontrol odasının hacmi, iğne valfi için yeterli etkili strok sağlamak için çok küçüktür, bu da enjeksiyon işlemi sırasında akış direncini artırır. Bu nedenle kontrol odasının hacmi de modelin maksimum yakıt enjeksiyon hacmine göre makul bir şekilde seçilmelidir.
Ayrıca yakıt enjektörünün minimum yakıt enjeksiyon basıncı, geri dönüş yakıt hacmi deliği ve emme yakıt hacmi deliğinin akış hızına ve ayrıca kontrol pistonunun uç yüz alanına bağlıdır. Yakıt giriş deliği, yakıt dönüş deliği ve kontrol odasının yapısal boyutları belirlendikten sonra yakıt enjektörü iğne valfinin tam açık olması için stabil ve en kısa yakıt enjeksiyon işlemi belirlenir ve aynı zamanda yakıt enjektörünün stabil minimum yakıt enjeksiyon hacmi de belirlenir. Kontrol odasının hacminin azaltılması, iğne valfinin tepki hızını artırabilir ve yakıt sıcaklığının memenin yakıt enjeksiyon hacmi üzerindeki etkisini en aza indirebilir.
Ancak kontrol odasının hacmi sınırsız olarak azaltılamaz. İğne valfinin tamamen açılması için yakıt enjektörü iğne valfinin kalkmasını sağlayabilmelidir. İki kontrol deliği kontrol odasındaki dinamik basıncı belirler ve bu da iğne valfinin hareket yasasını belirler. Bu iki deliğin akış katsayılarını dikkatlice ayarlayarak ideal bir yakıt enjeksiyon kanunu üretilebilir.
Yüksek-basınçlı Common Rail enjeksiyon sisteminin son derece yüksek enjeksiyon basıncı nedeniyle, yakıt enjektörlerinin meme deliklerinin kesit alanı-çok küçüktür. Örneğin BOSCH firmasının yakıt enjektörlerinin meme deliği çapı 0,169mm×6'dır. Bu kadar küçük bir meme deliği çapı ve bu kadar yüksek bir enjeksiyon basıncı altında, yakıt akışı son derece dengesiz bir durumdadır, yakıt ışınının püskürtme konisi açısı daha büyük hale gelir ve yakıt atomizasyonu daha iyi olur. Bununla birlikte, penetrasyon mesafesi azalmıştır. Bu nedenle, en iyi yanma sürecini sağlamak için orijinal dizel motorun emme havasının girdap yoğunluğu ve yanma odası yapısının şekli değiştirilmelidir.
Yakıt enjektörü solenoid valfı için, Common Rail sistemi yeterli açılma hızına sahip olmasını gerektirdiğinden ve ön-enjeksiyonun dizel motorların performansını artırmak için önemli bir enjeksiyon yöntemi olduğu göz önüne alındığında, kontrol solenoid valfinin tepki süresinin daha da kısaltılması gerekir.
4. Yüksek-basınçlı petrol borusu
Yüksek-basınçlı yakıt borusu, ortak ray borusunu ve elektronik olarak kontrol edilen yakıt enjektörünü bağlayan kanaldır. Yakıt akışı sırasındaki basınç düşüşünü azaltmak ve yüksek-basınçlı boru hattı sistemindeki basınç dalgalanmasını en aza indirmek için yeterli yakıt akışına sahip olmalıdır. Yüksek-basınçlı yakıtın etkisine dayanabilmeli ve başlatma sırasında ortak raydaki basınç hızlı bir şekilde oluşturulmalıdır. Dizel motorun her enjektörünün aynı yakıt enjeksiyon basıncına sahip olmasını sağlamak ve böylece motorun silindirleri arasındaki yakıt enjeksiyon hacmi sapmasını azaltmak için her silindirdeki yüksek-basınçlı yakıt borularının uzunlukları mümkün olduğu kadar eşit olmalıdır. Shenzhen'de, yüksek-basınçlı petrol boruları, ortak raydan yakıt enjektörüne giden basınç kaybını en aza indirmek için mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır. BOSCH Şirketinin yüksek-basınçlı petrol borusunun dış çapı 6 mm, iç çapı ise 2,4 mm'dir. Japonya'daki Denso Company'nin yüksek-basınçlı petrol borusunun dış çapı 8 mm, iç çapı ise 3 mm'dir.
Common Rail boşluğundaki yüksek basınç doğrudan enjeksiyon için kullanılır ve yakıt enjektörü içindeki takviye mekanizmasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Üstelik, ortak ray boşluğu sürekli yüksek basınç altındadır ve yüksek-basınçlı yağ pompasının gerektirdiği tahrik torku, geleneksel yağ pompasınınkinden çok daha küçüktür.
Yüksek-basınçlı yağ pompası üzerindeki basınç ayarlayıcı solenoid valf aracılığıyla, ortak ray boşluğundaki yağ basıncı, motor yük koşulunun yanı sıra ekonomi ve emisyon gerekliliklerine göre esnek bir şekilde ayarlanabilir ve özellikle motorun düşük-hız performansı optimize edilir.
Enjeksiyon zamanlaması, yakıt enjeksiyon hacmi ve enjeksiyon hızı, yakıt enjektöründeki solenoid valf tarafından kontrol edilir. Farklı çalışma koşulları altında ön-enjeksiyon ve son-enjeksiyonun yakıt enjeksiyon hacmi ve ana enjeksiyon aralığı da esnek bir şekilde ayarlanabilir.
Yüksek-basınçlı ortak ray sistemi beş parçadan oluşur: yüksek-basınçlı yağ pompası, ortak ray boşluğu ve yüksek-basınçlı yağ borusu, yakıt enjektörü, elektrik kontrol ünitesi, çeşitli sensörler ve aktüatörler. Yakıt besleme pompası, yakıtı yakıt deposundan yüksek-basınçlı yakıt pompasının yakıt girişine pompalar. Motor tarafından çalıştırılan yüksek-basınçlı yakıt pompası, yakıtı basınçlandırır ve onu ortak ray boşluğuna gönderir. Daha sonra solenoid valf, her bir silindirin yakıt enjektörlerini, ilgili zamanda yakıt püskürtmek için kontrol eder.
Ön-püskürtme, silindir içinde ön-karışımın veya kısmi yanmanın meydana geldiği, böylece ana enjeksiyonun ateşleme gecikme süresinin kısaltıldığı, ana enjeksiyondan önce silindire az miktarda yakıt enjekte etme işlemini ifade eder. Bu sayede hem silindir basıncındaki artış hızı hem de tepe basıncı azalacak ve motorun çalışması daha ılımlı hale gelecektir. Aynı zamanda silindir sıcaklığının azalması NOx emisyonlarının da azalmasına yol açmaktadır. Ön-enjeksiyon ayrıca tekleme olasılığını azaltabilir ve yüksek-basınçlı ortak ray sistemlerinin soğuk çalıştırma performansını iyileştirebilir.
Ana enjeksiyonun başlangıç aşamasında enjeksiyon oranının azaltılması, ateşleme gecikmesi süresi boyunca silindire enjekte edilen yağ miktarını da azaltabilir. Ana enjeksiyonun orta aşamasında enjeksiyon hızının arttırılması, enjeksiyon süresini kısaltabilir, böylece yavaş-yanma süresini kısaltabilir, yanmanın motorun daha etkili krank mili Açısı aralığında tamamlanmasına olanak tanır, çıkış gücünü artırır, yakıt tüketimini azaltır ve kurum emisyonlarını düşürür. Ana enjeksiyonun sonunda yakıtın hızlı-kesilmesi, yakıtın eksik yanmasını azaltabilir, duman ve hidrokarbon emisyonlarını azaltabilir.
Genişletilmiş Okuma:
Dizel Common Rail sistemi üç nesildir geliştirilmiştir ve güçlü bir teknik potansiyele sahiptir. Birinci-nesil Common Rail yüksek-basınç pompası her zaman en yüksek basınçta tutuluyordu, bu da enerji israfına ve çok yüksek yakıt sıcaklığına neden oluyordu. İkinci nesil, çıkış basıncını motor gereksinimlerine göre ayarlayabilir ve hem ön-enjeksiyon hem de enjeksiyon sonrası- işlevlere sahiptir. Ön-enjeksiyon motor gürültüsünü azaltır: Ana enjeksiyondan önce saniyenin milyonda biri içinde sıkıştırmayla ateşleme için silindire az miktarda yakıt enjekte edilir ve yanma odası ön ısıtılır. Ön ısıtmalı silindir, ana enjeksiyondan sonra sıkıştırmayla ateşlemeyi kolaylaştırır. Silindir içindeki basınç ve sıcaklık artık aniden artmaz, bu da yanma gürültüsünün azaltılmasına yardımcı olur. Genleşme süreci sırasında,-son enjeksiyon meydana gelir ve ikincil yanma meydana gelir, bu da silindirin içindeki sıcaklığı 200 ila 250 santigrat derece artırır ve egzozdaki hidrokarbonları azaltır.
Güçlü teknik potansiyeli nedeniyle, bugün üreticiler gözlerini üçüncü nesil ortak raylı sistemlere ({0}} yani piezo ortak raylı sisteme dikmişlerdir. Piezoelektrik aktüatörler solenoid valflerin yerini alarak daha hassas enjeksiyon kontrolü elde etti. Dönüş yağ borusu olmadan yapı daha basittir. Basınç 200 ila 2000 bar arasında esnek bir şekilde ayarlanabilir. Minimum enjeksiyon hacmi 0,5 mm³'te kontrol edilebilir, böylece duman ve NOX emisyonları azaltılır.
Elektronik kontrol, yakıt enjeksiyon sisteminin bir bilgisayar tarafından kontrol edilmesi anlamına gelir. ECU (yaygın olarak bilgisayar olarak bilinir), her yakıt enjektörünün yakıt enjeksiyon hacmini ve zamanlamasını hassas bir şekilde kontrol eder; bu, yakıt ekonomisi ile dizel motorun güç performansı arasında en iyi dengeyi sağlayabilir. Bunun aksine, geleneksel dizel motorlar mekanik olarak kontrol edilir ve kontrol doğruluğu garanti edilemez. "Yüksek basınç", yakıt enjeksiyon sistemi basıncının geleneksel dizel motorlara göre üç kat daha yüksek olması ve 200 MPa'ya kadar ulaşması anlamına gelir (geleneksel dizel motorların yakıt enjeksiyon basıncı ise 60 ila 70 MPa arasındadır). Yüksek basınç, daha iyi atomizasyon ve tam yanma sağlar, böylece güç performansını artırır ve sonuçta yakıt tasarrufu sağlar.
Common Rail, ortak bir yakıt besleme borusu aracılığıyla her enjektöre aynı anda yakıt sağlar. Yakıt enjeksiyon hacmi ECU tarafından hassas bir şekilde hesaplanır ve her enjektöre aynı anda aynı kütle ve yakıt basıncı sağlanır, böylece motorun daha düzgün çalışması sağlanır ve böylece dizel motorun genel performansı optimize edilir. Buna karşılık, geleneksel dizel motorlarda her silindir yakıtı bağımsız olarak enjekte eder ve tutarsız yakıt enjeksiyon hacmi ve basıncıyla dengesiz çalışmaya, dengesiz yanmaya, yüksek gürültüye ve yüksek yakıt tüketimine neden olur.
Günümüzde, uluslararası düzeyde gelişmiş elektronik kontrollü yüksek-basınçlı Common Rail teknolojisiyle donatılmış, yurt içinde üretilen dizel motorlar, Avrupa ve Amerika'daki dizel motorların en son temel teknolojilerini benimsemiştir ve geleneksel turboşarjlı dizel motorlardan önemli ölçüde üstündür. Geleneksel turboşarjlı dizel motorlara kıyasla %8 daha yüksek yanma verimliliği, %10 daha düşük karbondioksit emisyonu ve %15 gürültü azaltımıyla dizel motorların insanların zihnindeki gürültülü ve siyah duman çıkaran imajını tamamen değiştiriyor.