تفاصيل تقنية السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي

ما هي تقنية السكك الحديدية الشائعة

تشير تقنية السكك الحديدية الشائعة إلى طريقة إمداد الوقود التي تفصل تمامًا عن توليد ضغط الحقن عن عملية الحقن في نظام حلقة مغلق يتكون من مضخة وقود عالية الضغط ، ومستشعر للضغط و ECU. توفر مضخة الوقود ذات الضغط العالي وقودًا عالي الضغط على أنابيب إمداد الوقود العامة. يجعل التحكم الدقيق في ضغط الزيت في أنبوب إمداد الزيت الشائع ضغط أنبوب الزيت عالي الضغط بشكل مستقل عن سرعة المحرك ، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من تباين ضغط إمدادات الزيت في محرك الديزل مع سرعة المحرك ، مما يقلل من عيوب محرك الديزل التقليدي. يتحكم وحدة التحكم الإلكترونية في حجم حقن الوقود للحاقن ، ويعتمد حجم حقن الوقود على ضغط سكة الوقود (أنبوب إمداد الوقود الشائع) ووقت افتتاح صمام الملف اللولبي.

تفاصيل تقنية السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي
يفصل نظام السكك الحديدية المشترك لتوليد ضغط الوقود عن حقن الوقود. إذا تم مقارنة تقنية حقن الديزل بمضخة الوحدة مع ثورة تكنولوجيا الديزل ، فيمكن تسمية السكك الحديدية المشتركة بأنها تمرد لأنها تنحرف عن نظام الديزل التقليدي وتقريبًا في أنظمة حقن البنزين المتسلسلة. تفتح أنظمة السكك الحديدية الشائعة طرقًا جديدة لتقليل انبعاثات محركات الديزل والضوضاء.
يمكن القول أن أوروبا هي جنة لسيارات الديزل. في ألمانيا ، تمثل سيارات الديزل 39 ٪. تتمتع سيارات الديزل بتاريخ ما يقرب من 70 عامًا ، ويمكن القول أن محركات الديزل قد تطورت بالقفزات والحدود في السنوات العشر الماضية. في عام 1997 ، طور بوش ومرسيدس بنز بشكل مشترك نظام حقن الديزل المشترك للسكك الحديدية (نظام السكك الحديدية المشتركة). اليوم في أوروبا ، تم تجهيز العديد من العلامات التجارية للسيارات بمحركات الديزل المشتركة ، مثل Peugeot لديها محركات الديزل المشتركة للسكان ، ومحركات JTD في Fiat ، و Delphi قامت بتطوير أنظمة السكان المشتركة للديزلات المتعددة DCR.

الفرق بين نظام السكك الحديدية المشترك ونظام حقن الديزل

يختلف نظام السكك الحديدية المشترك عن نظام حقن الديزل السابق الذي يقوده عمود الحدبات. يفصل نظام حقن الديزل المشترك تمامًا عن توليد ضغط الحقن وعملية الحقن عن بعضها البعض. يحل الحاقن الذي يتحكم فيه صمام الملف اللولبي محل الحاقن الميكانيكي التقليدي. يتم إنشاء ضغط الوقود في سكة الوقود بواسطة مضخة مكبس عالية الضغط. لا علاقة للضغط بسرعة المحرك ويمكن ضبطه بحرية في نطاق معين. . يتم التحكم في ضغط الوقود في السكك الحديدية المشتركة بواسطة صمام تنظيم الضغط الكهرومغناطيسي ، والذي يعدل باستمرار الضغط وفقًا لاحتياجات العمل للمحرك. إشارة النبض إلى أن وحدة التحكم الإلكترونية تعمل على صمام الملف اللولبي لحاقن الوقود يتحكم في عملية حقن الوقود. تعتمد كمية الوقود المحقونة على ضغط الزيت في سكة الوقود ، ووقت فتح صمام الملف اللولبي ، وخصائص تدفق السوائل لحاقن الوقود. يعد ضغط حقن الوقود مؤشرًا مهمًا لمحركات الديزل ، لأنه مرتبط بقوة المحرك واستهلاك الوقود والانبعاثات وما إلى ذلك في الوقت الحالي ، زاد نظام حقن الديزل الشائع للسكك الحديدية من ضغط حقن الوقود إلى 1800 بار.

التنمية في السنوات الأخيرة

في العامين الماضيين ، تطورت السيارات المجهزة بمحركات الديزل المباشر للحقن بشكل كبير في أوروبا ، والتي تتميز بكفاءة عالية ، واقتصاد في استهلاك الوقود الممتاز ، وتقليل ضوضاء المحرك. يستخدم محرك ديزل الحقن المباشر نظام فوهة المضخة ، والذي يتم استخدامه في BORA 1.9TDI المنتجة محليًا ، ويمكن أن يصل ضغط الحقن القصوى إلى 1800 بار. نظام الحقن المباشر لفوهة المضخة جيدة ، ولكن لا يمكن الحفاظ على ضغط الوقود ثابتًا. عندما يصبح التحكم في الانبعاثات أكثر صرامة ، يلزم ضغط حقن الديزل العالي والثابت والتحكم الإلكترونية بشكل أفضل ، لذا فإن العديد من الشركات المصنعة تضع المزيد من المزايا التي تستخدم العديد من أنظمة السكك الحديدية المشتركة الديزل كإدارة تطوير لمحركات الديزل. يحتوي هذا النظام على ارتفاع ضغط الوقود ويمكن أن يوفر التحكم المرن في توزيع الوقود ، ويمكن التحكم في توزيع الوقود ووقت حقن الوقود وضغط الحقن ومعدل الحقن بمرونة من خلال وحدة التحكم الإلكترونية. من خلال السيطرة على الخصائص المذكورة أعلاه ، جعلت السكك الحديدية المشتركة الاستجابة والراحة التي تصل إلى محرك الديزل إلى مستوى محرك البنزين ، ولديه الاقتصاد في استهلاك الوقود بشكل ملحوظ وخصائص الانبعاثات المنخفضة.
مضمون ارتفاع ضغط الوقود في جميع نطاقات سرعة المحرك ، يمكن أن يحصل ارتفاع ضغط الحقن على خصائص احتراق جيدة في ظروف سرعة منخفضة مدفوعة بعمود الحدبات للتحكم عدم كفاية ضغط الوقود بسرعات منخفضة المحرك ، في حين أن نظام السكك الحديدية الشائع يمكن أن يحقق ضغطًا مرتفعًا للغاية في جميع نطاقات سرعة المحرك. يتحكم نظام التحكم الإلكتروني المرن في التوقيت وضغط الحقن لتحقيق انبعاثات منخفضة وكفاءة عالية في ظل ظروف تشغيل المحرك المختلفة. نظرًا لأن تراكم الضغط يتم فصله عن عملية الحقن ، فإن مصمم المحرك لديه حرية أكبر عند دراسة عملية الاحتراق والحقن. يمكن ضبط ضغط الحقن وتوقيت الحقن وفقًا لمتطلبات ظروف عمل المحرك ، بحيث يمكن للمحرك تحقيق احتراق كامل بسرعات منخفضة ، لذلك حتى بسرعات منخفضة للغاية ، يمكن الحصول على عزم الدوران العالي. أحرز تطبيق تقنية ما قبل الحقن تقدمًا في تقليل الانبعاثات والضوضاء.

التحكم الدقيق في نظام إمدادات النفط

تمتص مضخة الوقود ذات الضغط المنخفض زيت الديزل من خزان الوقود ، وتزوده بمضخة الوقود عالية الضغط بعد الترشيح. يوجد صمام لولبي في مضخة الضغط المنخفض للسيطرة على الوقود إلى غرفة مضخة الضغط العالي ، ويدخل الوقود إلى سكة حديد المتراكم الأنبوبي. يوجد مستشعر ضغط على السكك الحديدية المشتركة لمراقبة ضغط الوقود من وقت لآخر ، ونقل هذه الإشارة إلى وحدة التحكم الإلكترونية للتحكم في ضغط الوقود في السكك الحديدية المشتركة إلى القيمة المطلوبة عن طريق ضبط التدفق. يتراوح ضغط الحقن من 200 إلى 1800 بار وفقًا لظروف تشغيل المحرك المختلفة ، ثم يتم حقنها في الأسطوانات بشكل منفصل من خلال التحكم في الكمبيوتر. لا تحافظ السكك الحديدية المشتركة على ضغط الوقود فحسب ، بل تلغي أيضًا تقلبات الضغط.
حقن الوقود هو تشغيل مفصل معقد للغاية للأنظمة الميكانيكية والهيدروليكية والإلكترونية. للتكيف مع بيئة العمل للمحرك في ظل ظروف العمل المختلفة ، يجب ترشيح الوقود والضغط عليه قبل الاحتراق ، وحقنه بمعدل حقن معين في وقت دقيق. داخل كل أسطوانة. يتحكم كمبيوتر المحرك في إعادة تدوير غاز العادم ، وتعزيز ، وأنظمة علاج العادم لخصائص المحرك المثلى وانبعاثات العادم.

أحدث جيل مشترك محرك السكك الحديدية

يجعل الهيكل المدمج للحاقن نظام السكك الحديدية الشائع حلاً عمليًا حتى بالنسبة لمحركات الإزاحة الصغيرة المكونة من 4 صمامات. في نهاية عام 1999 ، ولدت الذكية المجهزة بمحرك ديزل مشترك 3 أسطوانات. يبلغ إزاحةه 799 مل فقط ، وهو الحد الأقصى لقوتها 30 كيلو واط ، وحد أقصى عزم الدوران هو 100 نانومتر في 1800-2800 دورة في الدقيقة. ال
يتم تثبيت محرك السكك الحديدية المشترك من الجيل الثاني على E320 الذي تم إطلاقه بواسطة Mercedes-Benz ، مع أقصى قدر من طاقة 150 كيلو واط ، وعزم دوران يبلغ 250 نانومتر في 1000 دورة في الدقيقة ، و 85 ٪ من عزم الدوران الذروة في 1400 دورة في الدقيقة ، وقيمة ذروة 500 نانومتر في مجموعة واسعة من عزم الدوران 1800-2600 دورة في الدقيقة. وقت التسارع من 0 إلى 100 كم/ساعة هو 7.7 ثانية فقط ، والحد الأقصى للسرعة هو 243 كم/ساعة. استهلاك الوقود الشامل هو 6.9L/100km ، وخزان الوقود 80L يجعل عمر البطارية يصل إلى 1000 كم. استهلاك الوقود المشترك لـ E320 المجهز بمحرك البنزين هو 9.9 لتر/100 كم.

ثلاثة أجيال من نظام السكك الحديدية المشترك للديزل

تم تطوير نظام السكك الحديدية المشترك للديزل لمدة 3 أجيال ، ولديه إمكانات تقنية قوية
تحافظ مضخة الضغط العالية للسكك الحديدية المشتركة الجيل الأول دائمًا على أعلى ضغط ، مما يؤدي إلى هدر الطاقة وارتفاع درجة حرارة الوقود. يمكن أن يختلف الجيل الثاني من ضغط الإخراج وفقًا للطلب على المحرك ، ولديه وظائف ما قبل الحقن وما بعد الحقن. ما قبل الحقن يقلل من ضوضاء المحرك: يتم حقن كمية صغيرة من الوقود في الأسطوانة لمدة مليون من الثانية قبل الحقن الرئيسي ، مما يسبق غرفة الاحتراق. تجعل الأسطوانة المسبقة مسبقًا إشعال الضغط بعد الحقن الرئيسي أسهل ، ولم يعد الضغط ودرجة الحرارة في الأسطوانة يزداد فجأة ، وهو أمر مفيد لتقليل ضوضاء الاحتراق. يتم تنفيذ ما بعد الحقن أثناء عملية التوسع لتوليد الاحتراق الثانوي ، وزيادة درجة الحرارة في الأسطوانة بنسبة 200-250 درجة مئوية ، وتقليل الهيدروكربونات في العادم.
نظرًا لإمكانياتها التقنية القوية ، وضعت الشركات المصنعة اليوم أنظارها على الجيل الثالث من نظام السكك الحديدية المشترك - نظام السكك الحديدية المشتركة Piezoelectric (Piezo). يحل المشغل الكهروضوئي يحل محل صمام الملف اللولبي ، لذلك تحكم في الرش أكثر دقة. بدون أنبوب إرجاع الزيت ، يكون الهيكل أبسط. الضغط قابل للتعديل بشكل مرن من 200 إلى 2000 بار. يمكن التحكم في الحد الأدنى لحقن الحقن عند 0.5mm33 ، مما يقلل من انبعاثات الدخان والانبعاثات.
"التحكم الإلكتروني" يعني أن نظام حقن الوقود يتم التحكم فيه بواسطة جهاز كمبيوتر ، وأن وحدة التحكم الإلكترونية (المعروفة باسم الكمبيوتر) يمكن أن تتحكم بدقة في كمية حقن الوقود وتوقيت حقن الوقود لكل حاقن وقود ، بحيث يكون الاقتصاد في استهلاك الوقود وقوة الطاقة يمكن لمحرك الديزل الوصول إلى أفضل توازن ، بينما يتم التحكم في محرك الديزل التقليدي ميكانيكيًا ، ولا يمكن ضمان دقة التحكم.
"الضغط العالي" يعني أن ضغط نظام حقن الوقود أعلى بثلاث مرات من محرك الديزل التقليدي ، ما يصل إلى 200 ميجا باسكال (في حين أن ضغط حقن الوقود لمحرك الديزل التقليدي هو 60-70 ميجا باسكال). كبير وذرة جيدة بما يكفي للحرق ، وبالتالي تحسين أداء الطاقة. أخيرًا ، يتم تحقيق هدف توفير الوقود.
"السكك الحديدية الشائعة" هو توفير كل حاقن للوقود في نفس الوقت من خلال أنبوب إمداد الوقود الشائع. يتم حساب كمية حقن الوقود بدقة بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية ، وفي نفس الوقت ، يتم توفير الوقود بنفس الجودة والضغط لكل حاقن للوقود لجعل المحرك يعمل بسلاسة أكثر ، وبالتالي تحسين محرك الديزل. أداء شامل. يقوم محرك الديزل التقليدي بحقن الوقود من كل أسطوانة بشكل منفصل ، وكمية حقن الوقود وضغطها غير متسقة ، والعملية غير متساوية ، مما يؤدي إلى احتراق غير مستقر وضوضاء عالية واستهلاك الوقود العالي.
في الوقت الحاضر ، تتبنى محركات الديزل المنتجة محليًا مع تقنية السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي المتقدم عالمياً أحدث التقنيات الأساسية لمحركات الديزل الأوروبية والأمريكية ، والتي من الواضح أنها متفوقة على محركات الديزل التقليدية الفائقة الشحن. بالمقارنة مع محركات الديزل التقليدية الفائقة الشحن ، فإنها تتمتع بنسبة 8 ٪ من كفاءة الاحتراق بنسبة 10 ٪ ، وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 10 ٪ ، وضوضاء أقل بنسبة 15 ٪ ، وتغيير صورة محركات الديزل تمامًا على أنها "صاخبة ودخان أسود" في أذهان الناس.

المبدأ الهيكلي

يستخدم نظام السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي تجويفًا كبيرًا للحجم المشترك لتجميع إخراج الوقود عالي الضغط بواسطة مضخة الزيت ، والقضاء على تقلبات الضغط في الوقود ، ثم توصيله إلى كل حاقن ، وإدراك الحقن عن طريق التحكم صمام الملف اللولبي على بداية الحاقن ونهاية.

سمات

يمكن تلخيص ميزاتها الرئيسية على النحو التالي:
يستخدم الضغط العالي في تجويف السكك الحديدية المشتركة مباشرة للحقن ، مما يمكن أن ينقذ آلية الداعم في الحاقن ؛ علاوة على ذلك ، فإن الضغط العالي في تجويف السكك الحديدية الشائع مرتفع بشكل مستمر ، وعزم الدوران الذي تتطلبه مضخة الزيت عالية الضغط أصغر بكثير من مضخات الزيت التقليدية.
من خلال الضغط الذي ينظم صمام الملف اللولبي على مضخة الزيت عالي الضغط ، يمكن تعديل ضغط الزيت في تجويف السكك الحديدية المشتركة بمرونة وفقًا لحالة تحميل المحرك ، والاقتصاد ومتطلبات الانبعاثات ، وخاصة تحسين الأداء منخفض السرعة للمحرك.
يتم التحكم في توقيت الحقن وكمية زيت الحقن ومعدل الحقن بواسطة صمام الملف اللولبي على الحاقن ، ويمكن تعديل كمية زيت الحقن من الحقن قبل الحقن ويمكن تعديل الفاصل الزمني مع الحقن الرئيسي بمرونة في ظروف عمل مختلفة.
يتكون نظام السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي من خمسة أجزاء ، وهي مضخة زيت عالية الضغط ، وتجويف السكك الحديدية المشتركة وأنابيب زيت عالية الضغط وحاقن الوقود ووحدة التحكم الإلكترونية ومستشعرات ومشغلات مختلفة. تضخ مضخة إمدادات الوقود الوقود من خزان الوقود في مدخل الوقود لمضخة الوقود عالية الضغط. تضغط مضخة الوقود عالية الضغط التي يقودها المحرك على الوقود وترسله إلى تجويف السكك الحديدية المشتركة ، ثم يتحكم صمام الملف اللولبي في حاقن الوقود لكل أسطوانة لحقن الوقود في الوقت المقابل. قبل الحقن الرئيسي ، يضخ حقن ما قبل الحقن جزءًا صغيرًا من الوقود في الاسطوانة ، ويحدث الاحتراق المسبق أو الجزئي في الأسطوانة ، مما يؤدي إلى تقصير فترة تأخير الإشعال في الحقن الرئيسي. وبهذه الطريقة ، سينخفض ​​معدل زيادة ضغط الأسطوانة وضغط الذروة ، وسيعمل المحرك برفق ، وستنخفض درجة الحرارة في الأسطوانة لتقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين. يمكن أن يقلل الحقن المسبق أيضًا من إمكانية اختلال الضباب وتحسين أداء البدء البارد لنظام السكك الحديدية المشترك للضغط العالي.
يمكن أن يؤدي تقليل معدل الحقن في بداية الحقن الرئيسي إلى تقليل كمية الوقود التي يتم حقنها في الأسطوانة خلال فترة تأخير الاشتعال. يمكن أن يؤدي زيادة معدل الحقن في المرحلة الوسطى من الحقن الرئيسي إلى تقصير وقت الحقن وتقصير فترة الاحتراق البطيء ، بحيث يمكن إكمال الاحتراق ضمن نطاق زاوية الكرنك الأكثر فعالية للمحرك ، وزيادة قوة الإخراج ، وخفض استهلاك الوقود ، وتقليل انبعاثات السخام. إن قطع الوقود السريع في نهاية الحقن الرئيسي يمكن أن يقلل من الاحتراق غير الكامل للوقود ، ويقلل من انبعاثات الدخان والهيدروكربون.