Přímé vstřikování common rail

Systém přímého vstřikování common rail nebo vysokotlakého přímého vstřikování (v angličtině common rail nebo DCI pro „  Direct Injection Common Rail  “) je moderní verze vznětového motoru s přímým vstřikováním . Vynálezcem je skupina Fiat , jejíž patenty nesou čísla EP 0385399 A2 (získané dne3. března 1989) a EP0548916 A1 (získáno dne24. prosince 1991).

Fiat se již vyznamenal Croma TDid, prvním sedanem na světě, který v roce 1988 těží z dieselového motoru s přímým vstřikováním. Ale prvním osobním vozidlem, které bylo vybaveno takovým motorem, byla Toyota Land Cruiser HJ61 4x4 v roce 1986.

Poté, co Fiat podal patenty na common-rail, v těžkých ekonomických potížích je prodal společnosti Bosch, která poté mohla dodávat systémy mnoha automobilovým skupinám. Můžeme citovat PSA, Mercedes-Benz, BMW ... První osobní automobil, který je vybaven systémem common rail, pochází od skupiny Fiat, protože se jedná o Alfa Romeo 156, představený na podzim roku 1997.

Vlastnosti

Hlavní charakteristika vstřikovacího systému common rail spočívá v přítomnosti jediného vysokotlakého akumulátoru, který může  při plném zatížení dosáhnout až 2200 barů, a napájet vstřikovače. U předchozích motorů s přímým nebo nepřímým vstřikováním přivádělo nízkotlaké čerpadlo palivo do vstřikovačů jednotky potrubím, které bylo poháněno vačkovým hřídelem.

Systémy vstřikování Common Rail používají hlavně piezoelektrické nebo solenoidové vstřikovače, které umožňují velmi přesnou kontrolu množství a načasování vstřikování paliva do každého válce. Ovládání tohoto typu injektoru se provádí elektricky, a proto umožnilo zavedení zpracování dat pro tuto technologii, což přináší řadu výhod.

Jelikož je vstřikovací tlak dáván proti proudu, měli bychom hovořit o „vstřikovacím ventilu“, ačkoli se stále používá termín „vstřikovač“.

Elektromagnetické nebo piezoelektrické vstřikovací ventily umožňují elektronickou kontrolu doby vstřikování a tím i přesného množství paliva, které má být nastříkáno do spalovací komory. Vysoký tlak navíc umožňuje lepší distribuci oblaku paliva v každém válci. Ke snížení hluku při chodu motoru je před hlavním vstřikováním vstřikováno malé množství paliva. Toto řešení, nazývané předběžné vstřikování, umožňuje, aby palivo začalo spalovat v určitém bodě spalovací komory, na rozdíl od dieselových motorů, které jej nemají, ve kterých je několik nekontrolovaných bodů vznícení. Výsledkem je, že motory vybavené systémem common rail jsou tišší a již nevykazují tlakové špičky, což vede k mnohem pravidelnějšímu spalování; umožňují jasné snížení emisí a spotřeby nespálených plynů přibližně o 15% s nárůstem služeb o 12% . Díky systému před vstřikováním se systém common rail cítí mnohem více podobný zážehovým motorům, jako tradiční benzínové motory.

Nejsofistikovanější motory mohou provádět až osm vstřiků za cyklus, které se nazývají „  Multijet  “, tak je pojmenovali jejich vynálezci Fiat a Magneti-Marelli .

Italský inženýr Alessandro Tripodi z konsorcia Fiat / Magneti-Marelli je vynálezcem systému common-rail . Alfa Romeo 156 je prvním vozem na světě, který je vybaven tento revoluční systém. PSA a Mercedes Benz budou prvními zahraničními výrobci, kteří budou moci využívat systém Common Rail , v roce 1997, několik měsíců po koncernu Fiat.

Historický

Motory s principy pre- common rail se v minulosti používaly v lodních a železničních motorech na některých lokomotivách. Motor Cooper-Bessemer GN-8 z roku 1942 je typickým příkladem nejznámějšího hydraulického vznětového motoru common rail .

• 1930: Princip motoru s přímým vstřikováním common rail vyvinuli vědci na curyšské polytechnice od 30. let, ale u motorů s malým objemem se nikdy nepoužíval.
• 1960: Prototyp systému common rail vyvinul na konci 60. let Švýcar Robert Huber. Technologie byla pak vyvinuta D r Marco Ganser od ETH Curych, později Ganser-Hydromag AG (est. 1995) v Oberägeri.
• 1988-1989: Fiat se představuje vDuben 1988na autosalonu v Turíně , prvním automobilu vybaveném dieselovým motorem s přímým vstřikováním, Fiat Croma TDid . Od konce 80. let 20. století pracují inženýři společností Fiat a Magneti Marelli na přizpůsobení systému common rail vznětovým motorům s malým objemem. V roce 1996 předindustrializovali systém common rail přizpůsobený automobilovým motorům. Čerpadlo, bez ohledu na otáčky motoru, vstřikuje vysokotlakou motorovou naftu do potrubí, systému Common Rail nebo do potrubí, které se stává hydraulickým akumulátorem, tj. Tlakovou palivovou nádrží připravenou ke vstřikování do válců motoru.
• 1990-1997: preindustrializace systému common rail začala v roce 1990 ve společných výzkumných a vývojových laboratořích společností Magneti-Marelli, Centro Ricerche Fiat a Elasis . Na základě výzkumu a předchozích zkušeností skupiny Fiat byla v měsíci roce přidělena licenceDubna 1994německé společnosti Robert Bosch GmbH, která využívá patenty Fiat. Po třiceti měsících vývoje provádí hromadnou výrobu a marketing společnost Bosch.
• 1995: První úspěšné použití u sériového vozidla začalo v Japonsku v polovině 90. let. Shohei Itoh a Masahiko Miyaki ze společnosti Denso Corporation , japonského výrobce automobilových dílů, vyvinuli systém common rail systému rail rail pro těžká nákladní vozidla a uvedli jej do praxe jeho použití s ​​jejich systémem Common Rail ECD-U2 namontovaným na Hino Ranger Truck a prodávaným pro všeobecné použití v roce 1995. Společnost Denso tvrdí, že v roce 1995 byl první komerční vysokotlaký systém Common Rail pro nákladní automobily.
• 1997: Alfa Romeo s modelem 156 uvádí na trh první vůz s motorem se systémem Common Rail .
• Od roku 2005 využila skupina VW obnovení své motorové řady se sníženým zdvihovým objemem svých čtyřválcových motorů k postupné výměně motorů TDI vybavených řešením „vstřikovací čerpadlo“ (německy „PDE“), kde každý válec je vybaven tímto typem produktu. Zzáří 2008celá řada skupiny je vybavena technologií common rail , přičemž motory vybavené systémy „čerpadlo-vstřikovač“ nejsou v souladu s normou Euro 4 proti znečišťování .
• Současné období: Systémy vstřikování common rail vybavují všechny sériově vyráběné vznětové motory a většina z nich je vybavena třetí generací s  tlakem 2 500 barů.

Popis

Systém přímého vstřikování nafty common rail se skládá z:

• nízký tlak čerpadla paliva , tzv booster nezávisle na motoru, dodává se s 12  V , které nasává palivo z nádrže tak, aby byl do systému vstřikování;
• elektromagnetický ventil umístěný mezi palivovým čerpadlem a vysokotlakým čerpadlem, které řídí průtok paliva;
• vysokotlaké čerpadlo , poháněné motorem, která dodává common rail s palivem;
• omezovač tlaku s mechanickým nebo řízeným nastavením, který řídí tlak v systému common rail;
• hydraulický akumulátor , který se nazývá „common rail“, která představuje rezervu paliva pod vysokým tlakem pro vstřikovače;
• jeden vstřikovač na válec, hrající roli elektrohydraulicky ovládaných ventilů .

Tato sada je řízena:

• tlakový senzor v systému common rail;
• snímač teploty paliva;
• elektronické vstřikování (běžně nazývané „ECU“ pro „  Řídicí jednotka elektronické  “ v angličtině) ovládání akčních členů  : vstřikovače, pro řízení průtoku elektromagnetického ventilu a případně nastavení omezovače tlaku, na základě informací, měřené senzory.

Vstřikovací počítač využívá informace ze senzorů motoru:

• poloha plynového pedálu;
• tlak vzduchu v sacím potrubí;
• teplota vstupního vzduchu a průtok;
• teplota vody v hlavě válců;
• otáčky motoru a úhlová poloha měřená na vačkovém hřídeli a / nebo na klikovém hřídeli  ;
• stejně jako možná zrychlení měřené na bloku válců.

Poznámky a odkazy

1. „  Vysokotlaké vstřikování nafty Common Rail  “ [PDF] , Educauto.org (přístup k 24. prosinci 2012 ) .
2. (in) „  Elektromagnetický ventil vstřikování paliva  “ , Google Patents (přístup 22. prosince 2019 ) .
3. (in) Bob McDonald, „  Historie vstřikování Common Rail  “ , Stavitel motorů,20. srpna 2012(zpřístupněno 5. června 2017 ) .
4. (in) „Systém Common Rail“ (verze ze dne 7. srpna 2011 v internetovém archivu ) , Denso Corporation ,2005 (archivovaná verze).

Související články

• Přímé vstřikování
• TDI (motor)
• Vysokotlaké přímé vstřikování (HDI)
• JTD motor