Détails de technologie des rails à haute pression

Qu'est-ce que la technologie ferroviaire commune

La technologie des rails commune fait référence à une méthode d'alimentation en carburant qui sépare complètement la génération de pression d'injection du processus d'injection dans un système en boucle fermée composé d'une pompe à carburant à haute pression, d'un capteur de pression et d'un ECU. La pompe à carburant à haute pression offre du carburant à haute pression au tuyau d'alimentation du carburant public. Un contrôle précis de la pression d'huile dans le tuyau d'alimentation en huile commun rend la pression du tuyau d'huile à haute pression indépendamment de la vitesse du moteur, ce qui peut réduire considérablement la variation de la pression d'alimentation en huile du moteur diesel à la vitesse du moteur, réduisant ainsi la Défauts du moteur diesel traditionnel. L'ECU contrôle le volume d'injection de carburant de l'injecteur, et le volume d'injection de carburant dépend de la pression de la rail de carburant (tuyau d'alimentation de carburant commune) et du temps d'ouverture de l'électrovanne.

Détails de technologie des rails à haute pression
Le système de rail commun sépare la génération de pression de carburant de l'injection de carburant. Si la technologie d'injection diesel de la pompe unitaire est comparée à la révolution de la technologie diesel, le rail commun peut être appelé rébellion car il s'écarte du système diesel traditionnel et se rapproche des systèmes d'injection séquentiels d'essence. Les systèmes ferroviaires communs ouvrent de nouvelles façons de réduire les émissions de moteur diesel et le bruit.
On peut dire que l'Europe est un paradis pour les voitures diesel. En Allemagne, les voitures diesel représentent 39%. Les voitures diesel ont des antécédents de près de 70 ans, et on peut dire que les moteurs diesel se sont développés à pas de géant au cours des 10 dernières années. En 1997, Bosch et Mercedes-Benz ont développé conjointement le système d'injection de diesel ferroviaire commun (système ferroviaire commun). Aujourd'hui en Europe, de nombreuses marques de voitures sont équipées de moteurs diesel à rail commun, tels que la Peugeot a des moteurs diesel à rail commune HDI, des moteurs JTD de Fiat et Delphi a développé des systèmes diesel diesel multiclace.

La différence entre le système ferroviaire commun et le système d'injection diesel

Le système ferroviaire commun est différent du système d'injection de diesel précédent entraîné par l'arbre à cames. Le système d'injection de diesel ferroviaire commun sépare complètement la génération de pression d'injection et le processus d'injection les uns des autres. L'injecteur contrôlé par l'électrovanne remplace l'injecteur mécanique traditionnel. La pression de carburant dans le rail de carburant est générée par une pompe à pression à haute pression radiale. La pression n'a rien à voir avec la vitesse du moteur et peut être réglée librement dans une certaine plage. . La pression de carburant dans le rail commun est contrôlée par une soupape de régulation de pression électromagnétique, qui ajuste en continu la pression en fonction des besoins de travail du moteur. Le signal d'impulsion que l'unité de commande électronique agit sur la soupape d'électrovanne de l'injecteur de carburant contrôle le processus d'injection de carburant. La quantité de carburant injectée dépend de la pression d'huile dans le rail de carburant, de l'heure d'ouverture de l'électrovanne et des caractéristiques d'écoulement de fluide de l'injecteur de carburant. La pression d'injection de carburant est un indicateur important des moteurs diesel, car il est lié à la puissance du moteur, à la consommation de carburant, aux émissions, etc. À l'heure actuelle, le système d'injection de diesel ferroviaire commun a augmenté la pression d'injection de carburant à 1800 bar.

Développement ces dernières années

Au cours des deux dernières années, les voitures équipées de moteurs diesel à injection directe se sont développées de manière significative en Europe, avec une grande efficacité, une excellente économie de carburant et une réduction du bruit du moteur. Le moteur diesel à injection directe utilise un système de buse de pompe, qui est utilisé dans le bora 1,9 tdi produit au niveau national, et la pression d'injection maximale peut atteindre 1800 bar. Le système d'injection directe de la buse de pompe est bon, mais la pression de carburant ne peut pas être maintenue constante. Comme le contrôle des émissions devient plus strict, plus élevé et constant une pression d'injection de diesel et un meilleur contrôle électronique sont nécessaires, de nombreux fabricants font plus d'avantages de nombreux systèmes de rail commun diesel sont utilisés comme direction de développement des moteurs diesel. Ce système a une pression de carburant élevée et peut fournir un contrôle flexible de la distribution de carburant, et la distribution du carburant, le temps d'injection de carburant, la pression d'injection et le taux d'injection peuvent être contrôlés de manière flexible via l'ECU. Grâce au contrôle des caractéristiques ci-dessus, le rail commun a fait la réactivité et le confort de conduite du moteur diesel atteignant le niveau du moteur à essence, et il a une économie de carburant remarquable et de faibles caractéristiques d'émission.
Une pression de carburant élevée garantie dans toutes les plages de vitesse du moteur, une pression d'injection élevée peut obtenir de bonnes caractéristiques de combustion dans des conditions à basse vitesse entraînées par l'arbre à cames pour contrôler le moteur de pompe de distribution de piston axial, la pression du système de carburant est proportionnelle à la vitesse du moteur que la relation linéaire crée Une pression de carburant insuffisante à basse vitesse du moteur, tandis que le système ferroviaire commun peut atteindre une pression de carburant très élevée dans toutes les plages de vitesse du moteur. Le système de contrôle électronique flexible contrôle la pression de synchronisation et d'injection pour réaliser de faibles émissions et une grande efficacité dans diverses conditions de fonctionnement du moteur. Étant donné que l'accumulation de pression est séparée du processus d'injection, le concepteur du moteur a une plus grande liberté lors de l'étude du processus de combustion et d'injection. La pression d'injection et le calendrier d'injection peuvent être ajustés en fonction des exigences des conditions de travail du moteur, afin que le moteur puisse atteindre une combustion complète à basse vitesse, donc même à des vitesses très basse, un couple élevé peut être obtenu. L'application de la technologie pré-injection a réalisé des progrès supplémentaires dans la réduction des émissions et du bruit.

Contrôle précis du système d'alimentation en huile

La pompe à carburant à basse pression suce l'huile diesel hors du réservoir de carburant et la fournit à la pompe à carburant à haute pression après filtration. Il y a une valve solénoïde dans la pompe à basse pression pour contrôler le carburant à la chambre de pompe à haute pression, et le carburant pénètre dans le rail de combustion de l'accumulateur de pression tubulaire. Il y a un capteur de pression sur le rail commun pour surveiller la pression de carburant de temps à autre, et transmettre ce signal à l'ECU pour contrôler la pression de carburant dans le rail commun à la valeur souhaitée en ajustant l'écoulement. La pression d'injection varie de 200 à 1800 bar selon les différentes conditions de fonctionnement du moteur, puis est injectée dans les cylindres séparément par le contrôle de l'ordinateur. Le rail commun non seulement maintient la pression de carburant, mais élimine également les fluctuations de pression.
L'injection de carburant est un fonctionnement conjoint très complexe des systèmes mécaniques, hydrauliques et électroniques. Pour s'adapter à l'environnement de travail du moteur dans diverses conditions de travail, le carburant doit être filtré et pressurisé avant la combustion, et injecté à un certain taux d'injection à un moment précis. à l'intérieur de chaque cylindre. L'ordinateur moteur contrôle les systèmes de recirculation, de renforcement et d'échappement des gaz d'échappement pour les caractéristiques optimales du moteur et les émissions d'échappement.

Le moteur ferroviaire commun de dernière génération

La structure compacte de l'injecteur fait du système ferroviaire commun une solution pratique même pour les petits moteurs à 4 soupapes de déplacement. À la fin de 1999, le SMART équipé d'un moteur diesel à rail commun à 3 cylindres est né. Son déplacement n'est que de 799 ml, sa puissance maximale est de 30 kW et son couple maximal est de 100 nm à 1800-2800 tr / min. le
Le moteur ferroviaire commun de deuxième génération est installé sur l'E320 lancé par Mercedes-Benz, avec une puissance maximale de 150 kW, un couple de sortie de 250 nm à 1000 tr / min et 85% du couple maximal à 1400 tr / min, et une valeur de pic de 500 nm en de Une large gamme de couple 1800-2600 tr / min. Le temps d'accélération de 0 à 100 km / h n'est que de 7,7 secondes, et la vitesse maximale est de 243 km / h. La consommation complète de carburant est de 6,9 ​​L / 100 km, et le réservoir de carburant de 80L fait que la durée de vie de la batterie atteint 1000 km. La consommation combinée de carburant du E320 équipé d'un moteur à essence est de 9,9 L / 100 km.

Trois générations de systèmes de rail commun diesel

Diesel Common Rail System est développé depuis 3 générations, il a un fort potentiel technique
La pompe à rail commune de première génération à haute pression maintient toujours la pression la plus élevée, entraînant un gaspillage d'énergie et une température élevée de carburant. La deuxième génération peut varier la pression de sortie en fonction de la demande du moteur et a des fonctions pré-injection et post-injection. La pré-injection réduit le bruit du moteur: une petite quantité de carburant est injectée dans le cylindre pour un millionième de seconde avant l'injection principale, préchauffant la chambre de combustion. Le cylindre préchauffé facilite l'allumage de la compression après l'injection principale, et la pression et la température du cylindre n'augmentent plus soudainement, ce qui est bénéfique pour réduire le bruit de combustion. Le post-injection est effectué pendant le processus d'expansion pour générer une combustion secondaire, augmenter la température du cylindre de 200-250 ° C et réduire les hydrocarbures dans l'échappement.
En raison de son fort potentiel technique, les fabricants d'aujourd'hui ont tourné la troisième génération du système ferroviaire commun - le système ferroviaire commun piézoélectrique (piézo). L'actionneur piézoélectrique remplace l'électrovanne, donc un contrôle de pulvérisation plus précis. Sans le tuyau de retour d'huile, la structure est plus simple. La pression est élastiquement réglable de 200 à 2000 bar. Le volume d'injection minimum peut être contrôlé à 0,5 mm3, réduisant la fumée et les émissions de NOx.
"Contrôle électronique" signifie que le système d'injection de carburant est contrôlé par un ordinateur, et l'ECU (communément appelé ordinateur) peut contrôler avec précision la quantité d'injection de carburant et le synchronisation d'injection de carburant de chaque injecteur de carburant, de sorte que l'économie de carburant et la puissance de Le moteur diesel peut atteindre le meilleur équilibre, tandis que le moteur diesel traditionnel est contrôlé mécaniquement, et la précision de contrôle ne peut pas être garantie.
"Haute pression" signifie que la pression du système d'injection de carburant est trois fois plus élevée que celle d'un moteur diesel traditionnel, jusqu'à 200 MPa (tandis que la pression d'injection de carburant d'un moteur diesel traditionnel est de 60 à 70 MPa), la pression est Grand et l'atomisation est assez bon pour brûler, améliorant ainsi les performances de puissance. Enfin, l'objectif d'économie de carburant est atteint.
Le "rail commun" est de fournir chaque injecteur de carburant en même temps grâce au tuyau d'alimentation de carburant commun. La quantité d'injection de carburant est calculée avec précision par l'ECU, et en même temps, le carburant de la même qualité et de la même pression est fourni à chaque injecteur de carburant pour que le moteur fonctionne plus facilement, optimisant ainsi le moteur diesel. Performance complète. Le moteur diesel traditionnel injecte séparément le carburant de chaque cylindre, la quantité et la pression d'injection de carburant sont incohérentes, et l'opération est inégale, entraînant une combustion instable, un bruit fort et une consommation élevée de carburant.
À l'heure actuelle, les moteurs diesel produits au niveau national avec des technologies ferroviaires à haute pression contrôlées par voie électronique internationalement avancés adoptent la dernière technologie de base des moteurs diesel européens et américains, qui sont évidemment supérieurs aux moteurs diesel suralimentés traditionnels. Par rapport aux moteurs diesel suralimentés traditionnels, il a une efficacité de combustion de 8% plus élevée, 10% des émissions de dioxyde de carbone plus faibles et un bruit de 15% plus bas, changeant complètement l'image des moteurs diesel comme "fumée bruyante et noire" dans l'esprit des gens.

Principe structurel

Le système de rail commun à haute pression utilise une cavité de rail commune à grand volume pour accumuler la puissance de carburant à haute pression par la pompe à huile, éliminer les fluctuations de pression dans le carburant, puis la livrer à chaque injecteur et réaliser l'injection en contrôlant le contrôle de Valve de solénoïde sur le début et la fin de l'injecteur.

caractéristiques

Ses principales caractéristiques peuvent être résumées comme suit:
La haute pression dans la cavité ferroviaire commune est directement utilisée pour l'injection, ce qui peut sauver le mécanisme de rappel dans l'injecteur; De plus, la haute pression dans la cavité ferroviaire commune est en continu et le couple de conduite requis par la pompe à huile à haute pression est beaucoup plus petit que celui des pompes à huile traditionnelles.
Grâce à l'électrovanne de régulation de la pression sur la pompe à huile à haute pression, la pression d'huile dans la cavité ferroviaire commune peut être ajustée de manière flexible en fonction de l'état de charge du moteur, de l'économie et des exigences d'émission, en particulier l'optimisation des performances à basse vitesse du moteur.
Le calendrier d'injection, la quantité d'huile d'injection et le taux d'injection sont contrôlés par l'électrovanne sur l'injecteur, et la quantité d'huile d'injection de pré-injection et de post-injection et l'intervalle avec injection principale peuvent être ajustés de manière flexible dans différentes conditions de travail.
Le système ferroviaire commun à haute pression se compose de cinq parties, à savoir la pompe à huile à haute pression, la cavité du rail commun et le tuyau d'huile à haute pression, l'injecteur de carburant, l'unité de commande électronique, divers capteurs et actionneurs. La pompe d'alimentation de carburant pompe le carburant du réservoir de carburant dans l'entrée de carburant de la pompe à carburant à haute pression. La pompe à carburant à haute pression entraînée par le moteur fait pression sur le carburant et l'envoie dans la cavité ferroviaire commune, puis le solénoïde contrôle les injecteurs de carburant de chaque cylindre pour injecter du carburant au moment correspondant. Avant l'injection principale, la pré-injection injecte une petite partie du carburant dans le cylindre, et la combustion de prémélange ou partielle se produit dans le cylindre, raccourcissant la période de retard d'allumage de l'injection principale. De cette façon, à la fois le taux d'augmentation de la pression du cylindre et la pression de pointe diminuera, le moteur fonctionnera plus doucement et la température dans le cylindre diminuera pour réduire les émissions de NOX. La pré-injection peut également réduire la possibilité de ratés et améliorer les performances de démarrage à froid du système ferroviaire commun à haute pression.
La réduction du taux d'injection au début de l'injection principale peut également réduire la quantité de carburant injecté dans le cylindre pendant la période de retard d'allumage. L'augmentation du taux d'injection au stade central de l'injection principale peut raccourcir le temps d'injection et raccourcir la période de combustion lente, afin que la combustion puisse être complétée dans la plage d'angle de manivelle plus efficace du moteur, augmenter la puissance de sortie, réduire la consommation de carburant et réduire les émissions de suie. Une coupure de carburant rapide à la fin de l'injection principale peut réduire la combustion incomplète du carburant, réduire la fumée et les émissions d'hydrocarbures.