Common rail принцип работы: Устройство и принцип работы системы Common Rail

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.

Common rail: Компоненты, принцип работы и функции

Kunle Shonaike

Компания Bosch выпустила первую систему Common Rail в 1997 году. Система названа в честь общего резервуара высокого давления (common rail), который снабжает топливом все цилиндры. В обычных дизельных системах впрыска давление топлива должно создаваться отдельно для каждого впрыска. Однако в системе Common Rail создание давления и впрыск осуществляются раздельно, а это означает, что топливо постоянно доступно при требуемом давлении для впрыска.

Системы Common Rail имеют модульную конструкцию. Каждая система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рампы и электронного блока управления.

Common Rail является одним из наиболее важных компонентов дизельных и бензиновых систем непосредственного впрыска. Основное различие между прямым и стандартным впрыском заключается в подаче топлива и способе его смешивания с поступающим воздухом. В системе прямого впрыска топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, минуя период ожидания во впускном коллекторе. Под контролем электронного блока топливо впрыскивается непосредственно в самое горячее место камеры сгорания, благодаря чему оно сгорает более равномерно и полно.

Основные преимущества системы непосредственного впрыска топлива с общей топливной рампой можно свести к уменьшению выбросов выхлопных газов и уровня шума, повышению эффективности использования топлива и повышению общей производительности двигателя. Система состоит из насоса высокого давления, форсунок, рампы и электронного блока управления.

Common Rail представляет собой длинный металлический цилиндр. Он получает топливо от насоса и распределяет его по форсункам под чрезвычайно высоким давлением. Повышение давления топлива является результатом конструкции новейших двигателей. Как дизельные, так и бензиновые двигатели имеют тенденцию становиться меньше и легче для повышения эффективности использования топлива и повышения производительности, что увеличивает давление топлива и устанавливает совершенно новые стандарты для производства высококачественной топливной системы Common Rail.

Во-первых, геометрическая точность компонента имеет решающее значение. Точная конструкция способствует лучшей работе системы Common Rail. Даже минимальное изменение размера или формы может привести к сбоям. Определение правильных параметров на этапе проектирования имеет важное значение, но действительно важно строго следовать им в процессе производства.

Выбор материала также является моментом, который нельзя недооценивать. Хорошие механические свойства обеспечивают прочность и предотвращают коррозию. Используемые материалы, как правило, сталь и нержавеющая сталь. Common Rail для дизельного двигателя изготовлен из стали, а Common Rail для бензинового двигателя изготовлен из нержавеющей стали, поскольку топливо слишком агрессивно, а нержавеющая сталь обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем сталь.

Прямой впрыск Common Rail

Топливные системы большинства современных двигателей используют передовую технологию, известную как CRDi или непосредственный впрыск Common Rail. Как бензиновые, так и дизельные двигатели используют общую «топливную рампу», которая подает топливо к форсункам. Однако в дизельных двигателях производители называют эту технологию CRDi, тогда как в бензиновых двигателях она называется непосредственным впрыском бензина или послойным впрыском топлива. Обе эти технологии имеют сходство в конструкции, поскольку они состоят из «топливной рампы», которая подает топливо к форсункам. Однако они значительно отличаются друг от друга по таким параметрам, как давление и тип используемого топлива.

При непосредственном впрыске Common Rail сгорание происходит непосредственно в основной камере сгорания, расположенной в полости над днищем поршня. Сегодня производители используют технологию CRDi для преодоления некоторых недостатков обычных дизельных двигателей, которые при внедрении были вялыми, шумными и неэффективными, особенно в легковых автомобилях.

Технология CRDi работает в паре с ЭБУ двигателя, который получает данные от различных датчиков. Затем он рассчитывает точное количество топлива и время впрыска. Топливная система имеет более интеллектуальные по своей природе компоненты и управляет ими электрически/электронно.

Кроме того, обычные форсунки заменены более совершенными электромагнитными форсунками с электрическим приводом. Они открываются по сигналу ECU в зависимости от таких переменных, как частота вращения двигателя, нагрузка, температура двигателя и т. д.

В системе Common Rail используется «общая для всех цилиндров» топливная рампа или, проще говоря, «топливораспределительная трубка». Она поддерживает оптимальное остаточное давление топлива, а также действует как общий топливный резервуар для всех форсунок. В системе CRDi топливная рампа постоянно хранит и подает топливо к форсункам с электромагнитным клапаном под требуемым давлением. Это совершенно противоположно насосу высокого давления, подающему дизельное топливо через независимые топливопроводы к форсункам в случае конструкции более раннего поколения (DI).

Режим работы

В обычных дизельных системах впрыска давление топлива должно создаваться отдельно для каждого впрыска. Однако в системе Common Rail создание давления и впрыск осуществляются раздельно, а это означает, что топливо постоянно доступно при требуемом давлении для впрыска. Создание давления происходит в насосе высокого давления.

Насос сжимает топливо и подает его по трубопроводу высокого давления к впускному отверстию рампы, которая действует как общий резервуар высокого давления для всех форсунок — отсюда и название «коммон рейл».

Оттуда топливо распределяется по отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеру сгорания цилиндра.

Насосы высокого давления

Насос высокого давления сжимает топливо и подает его в необходимом количестве. Он постоянно подает топливо в резервуар высокого давления (рейку), тем самым поддерживая давление в системе. Требуемое давление доступно даже при низких оборотах двигателя, так как создание давления не связано с частотой вращения двигателя. Большинство систем Common Rail оснащены радиально-поршневыми насосами. В компактных автомобилях также используются системы с отдельными насосами, которые работают при низком давлении в системе.

Форсунки

Форсунка в системе Common Rail состоит из форсунки, исполнительного механизма для пьезофорсунок или электромагнитного клапана для форсунок с электромагнитным клапаном, а также гидравлических и электрических соединений для приведения в действие иглы форсунки.

Устанавливается в каждый цилиндр двигателя и соединяется с рампой коротким трубопроводом высокого давления. Форсунка управляется электронной системой управления дизельным двигателем. Это гарантирует, что игла форсунки открывается или закрывается приводом, будь то электромагнитный клапан или пьезоэлектрический. Форсунки с пьезоприводами несколько уже и работают с особенно низким уровнем шума. Оба варианта демонстрируют одинаково короткое время переключения и обеспечивают предварительный впрыск, основной и дополнительный впрыск, чтобы обеспечить чистое и эффективное сгорание топлива в любой рабочей точке.

Компоненты CRDi

  • ТНВД – 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

Некоторые типы топливных баков также имеют топливный отстойник на дне фильтра для отделения воды от топлива.

Функции системы

Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

Подача топлива

Элементы насоса, такие как цилиндр и поршень, встроены в корпус ТНВД. Топливо сжимается до высокого давления, когда кулачок поднимает поршень, и затем направляется в форсунку.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях потребление воздуха практически постоянно, независимо от скорости вращения и нагрузки. Если количество впрыскиваемого топлива изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя, а момент впрыска остается постоянным, мощность и расход топлива изменяются. Поскольку мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, она регулируется педалью акселератора.

Регулировка момента впрыска

Задержка воспламенения – это период времени между моментом впрыска, воспламенения и сгорания топлива и моментом достижения максимального давления сгорания. Поскольку этот период времени практически не зависит от частоты вращения двигателя, для регулировки и изменения момента впрыска используется таймер, что позволяет достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда топливо сжимается ТНВД, а затем распыляется из форсунки, оно тщательно смешивается с воздухом, что улучшает воспламенение. Результат – полное сгорание.

Принцип работы CRDi

Насос высокого давления подает топливо под давлением. Насос сжимает топливо под давлением около 1000 бар или около 15000 фунтов на квадратный дюйм. Затем он подает топливо под давлением через трубу высокого давления на вход топливной рампы. Оттуда топливная рампа распределяет топливо по отдельным форсункам, которые затем впрыскивают его в камеру сгорания.

В большинстве современных двигателей CRDi используется система с насос-форсунками и турбокомпрессором, что увеличивает выходную мощность и соответствует строгим нормам по выбросам. Кроме того, он улучшает мощность двигателя, реакцию дроссельной заслонки, топливную экономичность и снижает выбросы. За исключением некоторых конструктивных изменений, основной принцип и работа технологии CRDi остаются в основном одинаковыми для всех устройств. Однако его производительность зависит главным образом от конструкции камеры сгорания, давления топлива и типа используемых форсунок.

Преимущества и недостатки

Преимущества   

(1) Низкий уровень выбросов: Одна из причин, по которой производители транспортных средств изобрели дизельные двигатели с общей топливной рампой, заключалась в том, что правительство установило более строгие правила по выбросам углерода. Помните, когда большие дизельные грузовики выпускали в воздух много черного дыма? Вы вряд ли увидите это больше, потому что дизельный двигатель с общей топливной рампой предназначен для снижения этих выбросов. Это лучше для окружающей среды и на один шаг ближе к борьбе с глобальным потеплением.

(2) Больше мощности: Исследования показали, что автомобили с дизельным двигателем Common Rail производят на 25 процентов больше мощности, чем традиционный дизельный двигатель. Это означает, что общая производительность дизельного двигателя будет улучшена.

(3) Меньше шума: Системы непосредственного впрыска топлива известны своим шумом во время движения. Common Rail уменьшит шум, который вы, возможно, помните. Это делает вождение более приятным для вас и окружающих на дороге.

(4) Меньше вибраций: Раньше в традиционных дизельных двигателях прямого действия ощущалась сильная вибрация. Теперь эти вибрации были уменьшены с помощью системы непосредственного впрыска Common Rail.

(5) Увеличенный пробег: Поскольку дизельный двигатель с системой впрыска топлива Common Rail обеспечивает большую мощность, это означает, что расход топлива будет меньше. В результате ваша топливная экономичность также будет лучше. Это означает меньше денег, потраченных на топливо, когда вы находитесь в дороге.

Недостатки

(1) Дорогой автомобиль: Автомобили с дизельным двигателем Common Rail будут дороже автомобилей с традиционным дизельным двигателем. Если вы работаете в компании, которая поставляет вам автомобиль, то это не проблема. Но если это личный автомобиль, то вы можете не захотеть тратить лишние деньги.

(2) Дорогие детали: Поскольку транспортные средства с общей топливной рампой дороже, можно ожидать, что запасные части также будут дорогими.

(3) Больше обслуживания: Дизельные двигатели с системой впрыска топлива Common Rail требуют большего обслуживания, чем традиционные дизельные двигатели. Даже если вы выполняете техническое обслуживание самостоятельно, это все равно требует больше времени, усилий и, возможно, затрат.

Взято из Интернета

Масло, специально упомянутое для обслуживания моего автомобиля Passat, – это масло castrol. Но масла мало, а если и увидишь, то довольно дорогое. Могу ли я использовать любой другой тип масла? Спасибо, сэр. Аноним

Думаю, это просто соглашение в маркетинговых целях. Если вы знаете точную спецификацию, вы можете купить любую другую марку, у которой есть спецификации.

Я хочу поблагодарить вас за самоотверженную работу по обучению всех нас. Купил подержанный автобус Тойота Хаммер 2004 года. Я знал, что двигатель вызывает подозрения, но никогда не знал, что он будет стучать так рано. Единственный вариант, предложенный механиками, – это купить новый двигатель стоимостью 1,5 миллиона найр. Это единственный выход? Абра

Новости по теме

    Иногда это единственная альтернатива, которая у вас есть. Но, в зависимости от повреждения старого двигателя, вы все равно сможете его восстановить. Но только ваш механик может определить ущерб.

    Общие коды

    P0697: Датчик опорного напряжения ‘C’, обрыв цепи

    Значение

    Модуль управления имеет внутренние эталонные 5-вольтовые шины, называемые 5-вольтовыми эталонными. Каждая опорная шина обеспечивала 5-вольтовую опорную цепь для более чем одного датчика. Таким образом, неисправность одной цепи опорного напряжения 5 В повлияет на другие цепи опорного напряжения 5 В, подключенные к опорной шине. Модуль управления отслеживает напряжение на 5-вольтовых эталонных шинах.

    Возможные причины

    • Неисправен модуль управления двигателем
    • Жгут ECM открыт или замкнут
    • Цепь ECM плохое электрическое соединение
    • Замыкание датчика на цепь 5 вольт
    • P0698: Цепь опорного напряжения датчика ‘C’, низкая

    Значение

    Модуль управления имеет внутренние эталонные 5-вольтовые шины, называемые 5-вольтовыми эталонными. Каждая опорная шина обеспечивала 5-вольтовую опорную цепь для более чем одного датчика. Таким образом, неисправность одной цепи опорного напряжения 5 В повлияет на другие цепи опорного напряжения 5 В, подключенные к опорной шине. Модуль управления отслеживает напряжение на 5-вольтовых эталонных шинах.

    Возможные причины

    • Неисправен модуль управления двигателем
    • Жгут ECM открыт или замкнут
    • Цепь ECM плохое электрическое соединение
    • Замыкание датчика на цепь 5 вольт

    P0699: Опорное напряжение датчика ‘C’ цепь высокая

    Значение

    Модуль управления имеет внутренние эталонные 5-вольтовые шины, называемые 5-вольтовыми эталонными. Каждая опорная шина обеспечивала 5-вольтовую опорную цепь для более чем одного датчика. Таким образом, неисправность одной цепи опорного напряжения 5 В повлияет на другие цепи опорного напряжения 5 В, подключенные к опорной шине. Модуль управления отслеживает напряжение на 5-вольтовых эталонных шинах.

    Возможные причины

    • Неисправен модуль управления двигателем
    • Жгут ECM открыт или замкнут
    • Цепь ECM плохое электрическое соединение
    • Замыкание датчика на цепь 5 вольт

    P0700: Неисправность системы управления коробкой передач

    Значение

    Модуль управления коробкой передач отслеживает неисправности датчиков и исполнительных механизмов, связанных с управлением коробкой передач. Когда TCM обнаруживает неисправность в системе управления, на модуль управления двигателем отправляется сигнал, чтобы вскоре загорелась лампочка двигателя или загорелась сервисная лампочка. ECM сохраняет код P0700, и это означает, что TCM обнаружил неисправность в органах управления коробкой передач.

    Технические примечания

    Поскольку код P0700 является просто информативным кодом, проверьте TCM на наличие дополнительных кодов для решения проблемы.

    Возможные симптомы

    • Горит лампочка двигателя (или лампочка скорого сервисного обслуживания двигателя)
    • Проблемы с управляемостью
    • Проблемы с переключением передач

    Возможные причины

    • Короткое замыкание или разрыв цепи в модуле управления коробкой передач
    • Неисправен модуль управления коробкой передач

    P0701: Диапазон/функционирование системы управления коробкой передач

    Значение

    Модуль управления коробкой передач обнаружил другие настройки диагностических кодов неисправности коробки передач. Этот код неисправности включает аварийный режим.

    Возможные причины

    • Неисправен модуль управления коробкой передач
    • Жгут проводов модуля управления коробкой передач открыт или замкнут
    • Цепь модуля управления коробкой передач плохое электрическое соединение

    P0702: Модуль управления коробкой передач

    Значение

    Код запускается модулем управления двигателем, когда в модуле управления коробкой передач хранится код

    Возможные причины

    • Неисправен модуль управления коробкой передач
    • Жгут проводов модуля управления коробкой передач открыт или замкнут
    • Цепь модуля управления коробкой передач плохое электрическое соединение

    P0703: Выключатель тормоза, работоспособность

    Значение

    Модуль управления двигателем обнаружил ускорение и замедление без изменения переключателя тормоза

    Технические примечания

    Проверьте, работает ли стоп-сигнал с педалью тормоза. Если стоп-сигналы не работают, замените или отрегулируйте выключатель тормоза.

    Возможные симптомы

    • Горит лампочка двигателя (или лампочка скорого сервисного обслуживания двигателя)
    • Стоп-сигналы не работают

    Возможные причины

    • Неисправный выключатель тормоза
    • Неправильно отрегулирован выключатель тормоза
    • Жгут проводов тормозного выключателя открыт или замкнут
    • Цепь выключателя тормоза плохое электрическое соединение

    P0704: Неисправность входной цепи выключателя сцепления

    Значение

    Когда педаль сцепления нажата, сигнал напряжения от выключателя сцепления к блоку управления двигателем низкий. Если ECM не видит это изменение с высокого на низкое, когда автомобиль превышает 0 миль в час, ECM устанавливает код P0704.

    Когда обнаружен код?

    ECM не обнаружил движения в датчике положения педали сцепления

    Технические примечания

    Проверьте регулировку переключателя сцепления, переключатель должен открываться и закрываться при нажатии на педаль сцепления. Если переключатель отрегулирован правильно, замените переключатель сцепления, чтобы решить проблему.

    Возможные причины

    • Неисправный выключатель сцепления
    • Неправильно отрегулирован переключатель сцепления
    • Жгут проводов выключателя сцепления открыт или замкнут
    • Цепь выключателя сцепления плохое электрическое соединение
    • Неисправен модуль управления двигателем

    P0705: Неисправность цепи датчика диапазона коробки передач

    Значение

    Переключатель парковочного/нейтрального положения включает в себя переключатель диапазонов коробки передач. Переключатель диапазонов коробки передач определяет положение рычага селектора, когда рычаг переключения передач находится в положении N или P, и отправляет сигнал в модуль управления коробкой передач.

    Когда обнаружен код?

    Переключатель диапазонов коробки передач определяет положение рычага селектора и отправляет сигнал в TCM.

    Возможные причины

    • Неисправен переключатель парковочного/нейтрального положения
    • Неправильно отрегулирован переключатель парковочного/нейтрального положения
    • Жгут проводов переключателя положения парковки/нейтрали разомкнут или закорочен
    • Цепь переключателя положения парковки/нейтрали плохое электрическое соединение

    Авторское право ПУАНСОН.

    Все права защищены. Этот материал и другой цифровой контент на этом веб-сайте не могут воспроизводиться, публиковаться, транслироваться, переписываться или распространяться полностью или частично без предварительного письменного разрешения PUNCH.

    Контактное лицо: [электронная почта защищена]

    Как работает система впрыска Common Rail?

    ИСТОРИЯ

    Опубликовано 24 июня 2014 г. автором Доктор Йоханнес Кех , Изображения от mtu

    Система впрыска Common Rail позволяет оптимизировать процесс сгорания таким образом, чтобы из меньшего количества топлива вырабатывалось меньше загрязняющих веществ.

    Благодаря системе впрыска Common Rail процесс сгорания может быть оптимизирован для достижения низкого уровня выбросов загрязняющих веществ в сочетании с меньшим расходом топлива. Топливо впрыскивается в камеру сгорания из общей топливной рампы под высоким давлением. Электронная система управления гарантирует, что начало впрыска, количество и время не зависят от частоты вращения двигателя. В 1996, с двигателем Series 4000, MTU был первым производителем больших дизельных двигателей, который ввел систему впрыска топлива Common Rail в качестве стандартной функции.

    Пионер системы впрыска топлива Common Rail                                              Нормы выбросов для дизельных двигателей, применяемых в судах, поездах, большегрузных внедорожниках и генераторных установках, во всем мире становятся все более строгими, что требует значительных модификаций силовых установок. В то же время клиенты постоянно требуют более экономичных двигателей. Системы доочистки отработавших газов, такие как каталитические нейтрализаторы SCR (избирательное каталитическое восстановление, сокращенно SCR) или сажевые фильтры, являются одним из способов снижения выбросов, но также требуют больше места и потенциально увеличивают потребность в техническом обслуживании двигателя. По этим причинам mtu в первую очередь проводит политику сокращения выбросов за счет внутренних усовершенствований двигателя. Сгорание топлива в двигателе улучшается, так что, если это вообще возможно, выбросы не образуются. При необходимости MTU вводит второй этап контроля выбросов, при котором оставшиеся вредные выбросы удаляются системами доочистки выхлопных газов.

    Рис. 1: Система Common Rail для серии 4000 Производительность и гибкость системы CR создают предпосылки для чистого и эффективного сгорания.

    В рамках внутренней модернизации двигателя одним из основных средств контроля за чистым сгоранием топлива, помимо рециркуляции отработавших газов, является система впрыска топлива. Он предназначен для впрыска топлива под высоким давлением в нужный момент, а также для точного дозирования количества впрыскиваемого топлива, чтобы создать условия, необходимые для сгорания внутри цилиндра с низким уровнем выбросов. Точное управление подачей топлива под высоким давлением также позволяет значительно снизить расход топлива. По этой причине компания MTU на самом раннем этапе осуществила переход от традиционных механических систем впрыска к гибкой системе Common Rail с электронным управлением — в то время главным образом с целью производства более экономичных двигателей. В 1996, MTU оснастила серию 4000, первый большой дизельный двигатель, системой Common Rail в стандартной комплектации. Общий топливный трубопровод — так называемая рейка, давшая название системе, — снабжает топливом все топливные форсунки двигателя. Когда топливо должно быть впрыснуто в цилиндр, система открывает сопло соответствующей форсунки, и топливо поступает из рампы в камеру сгорания, распыляется при этом под высоким давлением и смешивается с воздухом. Компоненты системы Common Rail требуют чрезвычайно точного и гибкого управления. Для этой цели mtu использует свой ECU (блок управления двигателем, см. рис. 1) — запатентованную систему управления двигателем, разработанную собственными силами. В связи со все более строгими стандартами выбросов для двигателей всех классов мощности и всех типов применения, MTU в будущем будет оснащать все новые двигатели системой впрыска Common Rail.

    Снижение выбросов благодаря сочетанию с другими ключевыми технологиями

    При оптимизации сгорания за счет внутренних конструктивных особенностей двигателя существует трехсторонняя взаимосвязь между образованием оксидов азота, образованием частиц сажи и расходом топлива: чем интенсивнее сгорание и тем преобразование энергии, тем ниже выбросы и потребление твердых частиц и выше выбросы оксидов азота. И наоборот, замедленное сгорание приводит к меньшему образованию оксидов азота,
    , но и к более высокому расходу топлива и уровню выбросов твердых частиц. Задача разработчиков двигателя — найти компромисс между этими крайностями для каждой точки на карте производительности двигателя. При этом они должны согласовывать влияние системы впрыска топлива с другими внутренними мерами двигателя, такими как рециркуляция отработавших газов, которая в первую очередь снижает выбросы оксидов азота, и внешние системы доочистки отработавших газов. Являясь пионером в этой области, компания MTU опирается на многолетний опыт работы с системами впрыска топлива, производимыми компанией Rolls-Royce Power Systems под брендом L’Orange и другими поставщиками. За это время компания MTU приобрела всесторонний опыт в области интеграции системы впрыска топлива Common Rail в двигатель. Это позволило компании полностью использовать потенциал системы впрыска топлива в сочетании с другими ключевыми технологиями для улучшения процесса сгорания. Двумя ключевыми параметрами впрыска топлива, которые влияют на расход топлива и выбросы, являются скорость впрыска и давление впрыска.

    Рис. 2: Поток топлива и последовательность впрыска для многофазного впрыска mtu делит последовательность впрыска топлива на три отдельные фазы. Фаза основного впрыска обеспечивает подачу топлива, фаза предварительного впрыска снижает нагрузку на ведущую шестерню коленчатого вала, а фаза поствпрыска снижает выбросы твердых частиц. Это позволяет снизить как расход топлива, так и выбросы.

    Скорость впрыска: предварительный, основной и дополнительный впрыск

    Скорость впрыска определяет, когда и сколько топлива впрыскивается в цилиндр. В целях снижения выбросов и расхода топлива на современном этапе эволюции системы впрыска для двигателей MTU последовательность впрыска топлива разделена на три отдельные фазы (см. рис. 2). Время начала впрыска, продолжительность и амплитуда задаются пользователем в соответствии с картой характеристик двигателя. Фаза основного впрыска подает топливо для выработки выходной мощности двигателя. Фаза предварительного впрыска инициирует опережающее сгорание, чтобы обеспечить контролируемое сгорание топлива в фазе основного впрыска. Это снижает выбросы оксидов азота, поскольку резкое сгорание предотвращает высокие пиковые температуры. Фаза дополнительного впрыска вскоре после фазы основного впрыска снижает выбросы твердых частиц. Он улучшает смешивание топлива и воздуха на поздней стадии сгорания, повышая температуру в камере сгорания, что способствует окислению сажи. В зависимости от режима работы двигателя фаза основного впрыска может быть дополнена фазами предварительного и/или дополнительного впрыска.

    Сравнение размеров форсунок для двигателей с разным объемом цилиндров, включая форсунки для современных двигателей mtu серий 1600, 2000, 4000 и 8000. (светло-серый: двигатели не MTU)

    Давление впрыска: пиковое давление до 2200 бар

    Давление впрыска оказывает значительное влияние на уровень выбросов твердых частиц. Чем выше давление впрыска, тем лучше топливо распыляется во время впрыска и смешивается с кислородом в цилиндре. Это приводит к практически полному сгоранию
    топлива с высокой конверсией энергии, при котором образуется минимальное количество твердых частиц. По этой причине mtu постоянно повышает максимальное давление впрыска в своих системах Common Rail с 1400 бар для двигателей серии 4000 в 1996 году до нынешних 2200 бар для двигателей серий 1600, 2000 и 4000 (см. рис. 3). В случае двигателя серии 8000 оно составляет 1800 бар. Для будущих поколений двигателей mtu даже планирует давление впрыска до 2500 бар. За тот же период компания mtu еще больше повысила долговечность системы и простоту ее обслуживания. Концепция фильтра, разработанная для удовлетворения требований, еще больше улучшила способность системы впрыска справляться с загрязнением топлива твердыми частицами. В будущем интервалы обслуживания форсунок будут увеличены с помощью электронной диагностики.

    Рис. 3: Изменение давления впрыска с 1996 г. для двигателей серии 4000 С 1996 г. компания mtu неуклонно повышает давление впрыска для дальнейшего снижения расхода топлива и выбросов твердых частиц. С 2000 года компания mtu использует усовершенствованные версии системы Common Rail на автомобилях серии 4000, среди прочего, в которых каждая топливная форсунка имеет собственный топливный резервуар. Преимущество состоит в том, что даже при больших объемах впрыска топливная рампа не подвержена колебаниям давления, а последовательности впрыска отдельных цилиндров не мешают друг другу.

    Система Solo: форсунки с собственным топливным баком

    Благодаря своим характеристикам система впрыска Common Rail за последние несколько лет зарекомендовала себя как стандартное оборудование для дизельных двигателей автомобилей. Описанная версия системы также хорошо подходит для использования в промышленных двигателях малой мощности. Однако в случае двигателей с большим объемом цилиндров обычная система Common Rail в настоящее время обнаруживает свои ограничения, поскольку они требуют впрыска относительно большого количества топлива в цилиндр для каждого такта зажигания. Это вызывает пульсации давления в топливном резервуаре системы Common Rail, которые могут мешать последующим последовательностям впрыска. С 2000 года компания mtu использует усовершенствованную версию системы Common Rail для двигателей серий 4000 и 8000, а с 2004 года также и для двигателей серии 2000, в которой топливные форсунки имеют встроенный топливный бак (см. рис. 4). Это позволяет топливопроводам между форсунками и общей топливной рампой иметь относительно небольшое поперечное сечение. Во время последовательности впрыска происходит лишь незначительное падение давления в собственном топливном резервуаре форсунки. Это предотвращает колебания давления в системе Common Rail и, следовательно, кратковременную недостаточность или избыточную подачу топлива к форсункам.

    Рис. 4: Форсунка со встроенным топливным баком Использование форсунок со встроенным топливным баком предотвращает колебания давления в системе Common Rail и, следовательно, кратковременную недостаточную или избыточную подачу топлива к форсункам.

    Индивидуальные решения для гибкого использования топлива

    С повышением уровня технических характеристик систем впрыска также возрастают требования к чистоте и качеству топлива. При этом топливо должно соответствовать заранее заданным значениям вязкости и смазывающей способности, как компоненты высокого давления 9. Насосы и форсунки 0482 смазываются топливом. Он также должен быть свободен от каких-либо загрязнений, которые могут привести к абразивному повреждению при высоких давлениях. Поэтому для обеспечения правильной работы двигателя можно использовать только дизельное топливо, одобренное для данного применения и отвечающее применимым стандартам. По запросу клиента MTU проводит анализы для утверждения других видов топлива в зависимости от конкретного применения в тесном сотрудничестве с брендом Rolls-Royce Power Systems L’Orange или альтернативными поставщиками. При некоторых применениях, например, отсутствие смазки
    свойства со стороны топлива можно компенсировать специальными покрытиями на системе впрыска. Кроме того, MTU помогает клиентам при проектировании бака и топливной системы на месте. Это представляет большой интерес, например, для горнодобывающей техники, которая подвергается сильному воздействию пыли.

    Резюме

    mtu постоянно совершенствует свои двигатели, чтобы гарантировать, что они будут соответствовать жестким будущим стандартам выбросов, при этом потребляя как можно меньше топлива.