Общий рельс прямого впрыска топлива является прямым впрыском топлива система построена вокруг высокого давления (более 2000 бар или 200 МПа или 29000 фунтов на квадратный дюйм ) топливопровода подачи электромагнитных клапанов , в отличие от низкого давления топливного насоса подачи форсунок (или патрубков насоса ). Впрыск под высоким давлением обеспечивает преимущества в мощности и расходе топлива по сравнению с более ранним впрыском топлива под более низким давлением, [ цитата необходима ]за счет впрыска топлива в виде большего количества мелких капель, что дает гораздо более высокое отношение площади поверхности к объему. Это обеспечивает улучшенное испарение с поверхности капель топлива и, таким образом, более эффективное сочетание атмосферного кислорода с испарившимся топливом, обеспечивая более полное сгорание.
Система впрыска Common Rail широко применяется в дизельных двигателях . Он также является основой систем непосредственного впрыска бензина , используемых в бензиновых двигателях.
Викерс первым применил систему впрыска Common Rail в двигателях подводных лодок. Двигатели Vickers с топливной системой Common Rail были впервые применены в 1916 году на подводных лодках G-класса . В нем использовались четыре плунжерных насоса, обеспечивающих давление до 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар; 21 МПа) каждые 90 ° вращения, чтобы поддерживать давление топлива в рампе на достаточно постоянном уровне. Подачу топлива в отдельные цилиндры можно было перекрыть клапанами в инжекторных линиях. [1] Doxford Engines использовала систему Common Rail в своих судовых двигателях с оппозитными поршнями с 1921 по 1980 год, где многоцилиндровый поршневой топливный насос создавал давление около 600 бар (60 МПа; 8700 фунтов на квадратный дюйм), при этом топливо хранилось в баллонах-аккумуляторах. . [2] Регулирование давления достигалось регулируемым ходом нагнетания насоса и «переливным клапаном». Механические распределительные клапаны с распределительным валом использовались для питания подпружиненных форсунок Brice / CAV / Lucas, которые впрыскивали через боковую часть цилиндра в камеру, образованную между поршнями. Ранние двигатели имели пару кулачков ГРМ, один для работы вперед, а другой - для кормы. Более поздние двигатели имели по два инжектора на цилиндр, а последняя серия двигателей с турбонаддувом постоянного давления оснащалась четырьмя инжекторами на цилиндр. Эта система использовалась для впрыска как дизельного топлива, так и мазута (600 сСт, нагретого до температуры около 130 ° C).
Двигатели с системой Common Rail уже некоторое время используются в судостроении и локомотивах . Купер-Бессемер GN-8 ( около 1942) представляет собой пример с гидравлическим управлением Common Rail дизельного двигателя, известный также как модифицированная общей топливная магистраль.
Прототип системы Common Rail для автомобильных двигателей был разработан в конце 1960-х годов Робертом Хубером из Швейцарии, а технология была развита доктором Марко Гансером из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, позже Ganser-Hydromag AG (эст. 1995) в Обергери.
Первое успешное использование в серийных автомобилях началось в Японии к середине 1990-х годов. Доктор Шохей Ито и Масахико Мияки из Denso Corporation , японского производителя автомобильных запчастей, разработали топливную систему Common Rail для большегрузных автомобилей и применили ее на практике в своей системе Common Rail ECD-U2, установленной на грузовике Hino Ranger. и продана для общего пользования в 1995 году. [3] Denso заявляет о первой коммерческой системе Common Rail высокого давления в 1995 году. [4]
Современные системы Common Rail, хотя и работают по тому же принципу, управляются блоком управления двигателем , который открывает каждую форсунку электрически, а не механически. Он был широко проработан в 1990-х годах в сотрудничестве между Magneti Marelli , Centro Ricerche Fiat и Elasis. После исследований и разработок, проведенных группой Fiat , дизайн был приобретен немецкой компанией Robert Bosch GmbH.для завершения разработки и доработки для серийного производства. Оглядываясь назад, можно сказать, что эта продажа стала для Fiat стратегической ошибкой, поскольку новая технология оказалась очень прибыльной. У компании не было иного выбора, кроме как продать Bosch лицензию, поскольку в то время у нее было плохое финансовое положение и не хватало ресурсов для завершения разработки самостоятельно. [5] В 1997 году они расширили его использование для легковых автомобилей. Первый легковой автомобиль , чтобы использовать систему в общем распределителе была модель тысячу девятьсот девяносто семь Alfa Romeo 156 с 2,4-L двигателя JTD , [6] , а затем в том же году Mercedes-Benz представил его в своей W202 модели.
Система Common Rail подходит для всех типов дорожных автомобилей с дизельными двигателями, от городских (таких как Fiat Panda ) до автомобилей представительского класса (например, Audi A8 ). Основными поставщиками современных систем Common Rail являются Robert Bosch GmbH, Delphi , Denso и Siemens VDO (в настоящее время принадлежит Continental AG ). [7]
Производители автомобилей называют двигатели с системой Common Rail своими собственными торговыми марками:
Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны обеспечивают точный электронный контроль времени и количества впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива . Чтобы снизить уровень шума двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыснуть небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед основным впрыском («пилотный» впрыск), тем самым уменьшая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время впрыска и количество в зависимости от изменений качества топлива. , холодный запуск и т. д. Некоторые современные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за такт. [8]
Двигатели с общей топливной магистралью требуют очень короткого времени для нагрева или вообще не требуют его, в зависимости от температуры окружающей среды, и производят более низкий уровень шума и выбросов, чем более старые системы. [9]
В дизельных двигателях исторически использовались различные формы впрыска топлива. Два общих типа включают систему с единичным впрыском и системы распределителя / линейного насоса . Хотя эти старые системы обеспечивают точное количество топлива и контроль времени впрыска, они ограничены несколькими факторами:
В системах Common Rail насос высокого давления хранит в резервуаре топливо под высоким давлением - до 2000 бар (200 МПа; 29000 фунтов на кв. Дюйм) и выше. Термин «общий распределитель» относится к тому факту, что все топливные форсунки питаются от общей топливной магистрали, которая является не чем иным, как аккумулятором давления, в котором топливо хранится под высоким давлением. Этот аккумулятор подает топливо под высоким давлением в несколько топливных форсунок. Это упрощает назначение насоса высокого давления, поскольку ему нужно только поддерживать заданное давление (с механическим или электронным управлением). Топливные форсунки обычно управляются блоком управления двигателем.(ЭБУ). Когда топливные форсунки электрически активируются, гидравлический клапан (состоящий из форсунки и плунжера) открывается механически или гидравлически, и топливо распыляется в цилиндры под желаемым давлением. Поскольку энергия давления топлива сохраняется удаленно, а форсунки приводятся в действие электрически, давление впрыска в начале и в конце впрыска очень близко к давлению в гидроаккумуляторе (распределителе), что обеспечивает квадратную скорость впрыска. Если гидроаккумулятор, насос и трубопровод имеют надлежащие размеры, давление и скорость нагнетания будут одинаковыми для каждого из нескольких событий нагнетания.
Третье поколение [ неопределенные ] общие железнодорожные дизельные двигатели теперь имеют пьезоэлектрические форсунки для повышения точности, с давлением топлива до 2500 бар (250 МПа; 36 000 фунтов на квадратный дюйм). [10]
Викискладе есть медиафайлы по теме впрыска топлива Common Rail . |